近幾年來, 隨著全國電力工業(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有發(fā)生, 并且也發(fā)生過主變壓器由于遭受外部短路電流沖擊損壞的事故, 經(jīng)濟損失嚴重; 另一方面, 用戶對供電的可靠性要求也越來越高: 因此, 全國電業(yè)局在35 kV開關(guān)柜裝設(shè)了專用快速母線保護———電弧光保護。
1 裝設(shè)電弧光保護的必要性
1.1 開關(guān)柜內(nèi)部燃弧耐受時間
當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)部弧光短路故障時, IEC298 標準附錄AA 中規(guī)定的內(nèi)部燃弧時間是100 ms, 也就是說,開關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時間, 即保護動作和斷路器切除故障的時間之和應(yīng)小于100 ms 才能達到保護該開關(guān)柜的目的。目前市場上銷售的開關(guān)柜基本上是按照IEC298 標準生產(chǎn)的, 也就是說, 開關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時間為100 ms。表1 為國外對各種燃弧持續(xù)時間下進行試驗得出的對設(shè)備造成的損害程度。
1.2 變壓器動穩(wěn)定時間及中低壓母線保護動作時間的要求
國標規(guī)定的110 kV 及以上電壓等級的變壓器的熱穩(wěn)定允許時間為2 s, 動穩(wěn)定時間為0.25 s。但實際上, 在低壓側(cè)出口短路故障時過流后備保護切除動作時間往往在2 s 以上, 距變壓器的動穩(wěn)定時間要求0.25 s 相差甚遠, 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方式及存在的問題
1.3.1 變壓器后備過流保護
這是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的中低壓母線保護方式( 烏海電業(yè)局也是應(yīng)用的這種保護方式) 。由于考慮到與饋線和母線分段開關(guān)的配合, 保護跳閘時間一般整定為1.0~1.4 s, 有的甚至更長, 達2.0 s 以上。這一動作時間遠遠不能滿足快速切除中低壓母線故障的要求。

1.3.2 饋線過流保護閉鎖變壓器過流保護
近年來利用饋線過流元件閉鎖變壓器過流保護的應(yīng)用較為廣泛, 與變壓器后備過流保護方式相比其動作速度有了一定的提高, 典型動作時間為300~400 ms。但對于要求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
這種保護方式典型的保護動作時間為35~60ms?？紤]到斷路器的分閘時間, 這一動作速度對要求100 ms 以內(nèi)切除故障來說也慢。并且這種保護方式的接線復(fù)雜, 對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。此外, 由于其保護范圍受到TA 安裝位置的限制, 不能保護到發(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。從實際應(yīng)用情況來看, 現(xiàn)有的保護方式顯然不能滿足快速切除母線故障或保護覆蓋范圍的要求,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是必要的, 也是迫切的。 2 LKEAP 新型電弧光母線保護系統(tǒng)
2.1電弧光保護原理
電弧光保護原理很簡單, 主要動作依據(jù)為故障產(chǎn)生的兩個不同因素: 弧光及電流增量。當(dāng)同時檢測到弧光和電流增量時發(fā)出跳閘命令。也就是說, 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時, 弧光傳感器將弧光信號轉(zhuǎn)化為電信號, 通過I/O 輔助單元傳給主單元, 主單元再通過檢測電流信號并且達到啟動值, 即發(fā)出跳閘信號。電弧光保護能快速切除中低壓母線故障, 保證輸配電網(wǎng)的安全運行。目前, 全國電業(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, 運行效果良好, 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。