近幾年來(lái), 隨著全國(guó)電力工業(yè)的快速發(fā)展, 35kV 中低壓開關(guān)柜的應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越多, 由于開關(guān)柜弧光短路故障引發(fā)的中低壓母線故障時(shí)有發(fā)生, 并且也發(fā)生過(guò)主變壓器由于遭受外部短路電流沖擊損壞的事故, 經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重; 另一方面, 用戶對(duì)供電的可靠性要求也越來(lái)越高: 因此, 全國(guó)電業(yè)局在35 kV開關(guān)柜裝設(shè)了專用快速母線保護(hù)———電弧光保護(hù)。
1 裝設(shè)電弧光保護(hù)的必要性
1.1 開關(guān)柜內(nèi)部燃弧耐受時(shí)間
當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)部弧光短路故障時(shí), IEC298 標(biāo)準(zhǔn)附錄AA 中規(guī)定的內(nèi)部燃弧時(shí)間是100 ms, 也就是說(shuō),開關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時(shí)間, 即保護(hù)動(dòng)作和斷路器切除故障的時(shí)間之和應(yīng)小于100 ms 才能達(dá)到保護(hù)該開關(guān)柜的目的。目前市場(chǎng)上銷售的開關(guān)柜基本上是按照IEC298 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的, 也就是說(shuō), 開關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時(shí)間為100 ms。表1 為國(guó)外對(duì)各種燃弧持續(xù)時(shí)間下進(jìn)行試驗(yàn)得出的對(duì)設(shè)備造成的損害程度。
1.2 變壓器動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間及中低壓母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的要求
國(guó)標(biāo)規(guī)定的110 kV 及以上電壓等級(jí)的變壓器的熱穩(wěn)定允許時(shí)間為2 s, 動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間為0.25 s。但實(shí)際上, 在低壓側(cè)出口短路故障時(shí)過(guò)流后備保護(hù)切除動(dòng)作時(shí)間往往在2 s 以上, 距變壓器的動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間要求0.25 s 相差甚遠(yuǎn), 這也是造成變壓器損壞的重要原因。
1.3 現(xiàn)有的中低壓母線保護(hù)方式及存在的問(wèn)題
1.3.1 變壓器后備過(guò)流保護(hù)
這是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的中低壓母線保護(hù)方式( 烏海電業(yè)局也是應(yīng)用的這種保護(hù)方式) 。由于考慮到與饋線和母線分段開關(guān)的配合, 保護(hù)跳閘時(shí)間一般整定為1.0~1.4 s, 有的甚至更長(zhǎng), 達(dá)2.0 s 以上。這一動(dòng)作時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足快速切除中低壓母線故障的要求。

1.3.2 饋線過(guò)流保護(hù)閉鎖變壓器過(guò)流保護(hù)
近年來(lái)利用饋線過(guò)流元件閉鎖變壓器過(guò)流保護(hù)的應(yīng)用較為廣泛, 與變壓器后備過(guò)流保護(hù)方式相比其動(dòng)作速度有了一定的提高, 典型動(dòng)作時(shí)間為300~400 ms。但對(duì)于要求100 ms 以內(nèi)切除故障的, 顯然不能滿足要求。
1.3.3 采用環(huán)流原理的高阻抗母線保護(hù)
這種保護(hù)方式典型的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為35~60ms。考慮到斷路器的分閘時(shí)間, 這一動(dòng)作速度對(duì)要求100 ms 以內(nèi)切除故障來(lái)說(shuō)也慢。并且這種保護(hù)方式的接線復(fù)雜, 對(duì)TA 的質(zhì)量要求高, 安裝在有很多出線的6~35 kV 母線上非常困難, 也不經(jīng)濟(jì)。此外, 由于其保護(hù)范圍受到TA 安裝位置的限制, 不能保護(hù)到發(fā)生故障幾率較高的電纜室電纜接頭處的故障。因此并不適合應(yīng)用于中低壓母線保護(hù)。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看, 現(xiàn)有的保護(hù)方式顯然不能滿足快速切除母線故障或保護(hù)覆蓋范圍的要求,因此, 在中低壓母線和開關(guān)柜裝設(shè)一種快速的母線保護(hù)是必要的, 也是迫切的。 2 LKEAP 新型電弧光母線保護(hù)系統(tǒng)
2.1電弧光保護(hù)原理
電弧光保護(hù)原理很簡(jiǎn)單, 主要?jiǎng)幼饕罁?jù)為故障產(chǎn)生的兩個(gè)不同因素: 弧光及電流增量。當(dāng)同時(shí)檢測(cè)到弧光和電流增量時(shí)發(fā)出跳閘命令。也就是說(shuō), 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí), 弧光傳感器將弧光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào), 通過(guò)I/O 輔助單元傳給主單元, 主單元再通過(guò)檢測(cè)電流信號(hào)并且達(dá)到啟動(dòng)值, 即發(fā)出跳閘信號(hào)。電弧光保護(hù)能快速切除中低壓母線故障, 保證輸配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。目前, 全國(guó)電業(yè)局五福變電站、寶山變電站35 kV 母線已安裝了LKEAP 電弧光保護(hù), 運(yùn)行效果良好, 并可作為參考, 廣泛地應(yīng)用在其他中低壓母線上, 發(fā)揮其應(yīng)有的作用。