电弧光保护装置发展状况综述 发表时间：2016-07-18T15:30:57.443Z 来源：《电力设备》2016年第8期作者：陈波1 康真1 陈亮2 张军侠2 胡宇3 [导读] 期望为相关部门制定产品标准提供参考，也期望为电力同行全面了解内部电弧故障及电弧光保护产品提供帮助。 陈波1 康真1 陈亮2 张军侠2 胡宇3 （1.国网宁夏电力公司检修公司，宁夏银川 750011；2. 陕西德瑞森电气工程有限公司，陕西西安 710054；3.陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安 710001） 摘要:本文阐述了开关柜内部电弧故障的起因、危害、相关标准的具体要求以及电弧光保护在母线保护中的地位和积极作用，同时还介绍了国内外电弧光保护产品的基本状况，给出了电弧光保护产品的分类，分析了电弧光保护产品所涉及的关键技术，系统总结了电弧光保护产品自身及其市场推进中存在的问题，以期为相关部门制订产品标准提供参考、为电力同行全面了解这类产品提供帮助。 关键字：电弧光保护；母线保护；关键技术；快速识别；快速开断；故障预警1 概述 在我国，40.5kV及以下电压等级的配电系统大多为中性点高阻接地系统，开关柜内部或外部单相弧光接地虽不会出现短路电流，但由此引发的弧光接地过电压可达3.5倍相电压，甚至更高[1]，由此引发开关柜内部其它相的薄弱环节对地放电从而发展成相间电弧光短路事故的概率很大。在国外，52kV及以下电压等级的配电系统也有中性点低阻接地或直接接地的，那么单相弧光接地直接就是单相短路，若在开关柜内，瞬间就会发展为相间短路或三相短路事故。由于配电系统成本控制及继电保护配置的原因，在开关柜内部发生电弧短路这种小概率事件时往往需要1s以上才能完成故障识别及开断，这已经超出绝大多数开关柜内部电弧故障承受能力的极限。在高能电弧及故障电流长时间的作用下，开关柜自身会损毁，变压器会受到严重冲击或损坏[2]，相关的金属材料及绝缘材料会汽化，相邻开关柜也会被“火烧连营”，高温有毒气体、高亮度弧光或柜体高压燃爆会威胁到邻近人员的身体健康甚至生命安全，给企业带来重大的经济损失并可能造成不良的社会影响。电弧光保护装置也称电弧光母线保护装置，就是针对开关柜内部电弧故障设计的，目的是实现对故障电流及内部电弧的快速识别，以便在最短时间内直接触发电源侧断路器动作从而切除故障，达到保护电力设备及人身安全、降低恢复供电的成本投入、缩短恢复供电的时间的效果，并由此给电力企业或电力用户带来安全效益、经济效益和社会效益。但到目前为止，并没有关于电弧光保护装置的标准公布，所以这类产品呈现出千姿百态、五花八门的现象，其性能的确认还缺乏权威性，没有规范性的型式试验作为依据，一些性能指标都是厂家自我宣传，用户有些无所适从。本文着重归纳和展现目前产品的类别及性能差异，期望为相关部门制定产品标准提供参考，也期望为电力同行全面了解内部电弧故障及电弧光保护产品提供帮助。 2 开关柜内部电弧故障 GB3906-1991《3-35kV交流金属封闭开关设备》参照采用IEC298(1990)《1kV以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》在其“设计和结构”章节(6.16)对开关柜的内部电弧故障性能作出了规定：当引燃内部电弧时，不应伤及人，同时也不应该影响相邻的金属封闭开关设备的运行。要采取必要的防护措施，保证人身安全，但最重要的是应该避免上述电弧的发生，就是万一发生也能够限制它的持续时间和后果。在其“型式试验”章节(7.15)将内部故障电弧效应的试验列入了根据供需双方协议进行的试验项目[3]。在其附录A中，规定了试验持续时间：电弧持续时间的选择与保护装置确定的电弧可能的持续时间有关，一般取0.8~1s。在试验具有压力释放帘板的金属封闭开关设备时，仅就验证它对压力的释放阻力而论，电弧持续时间为0.1s一般已足够。 GB3906-2006《3.6kV-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》，修改采用IEC62271-200：2003《额定电压1kV以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》(第一版、即IEC60298的第四版），取代GB3906-1991。标准定义了内部电弧级开关设备和控制设备(IAC)，即经过验证能满足在内部电弧情况下保护人员规定要求的金属封闭开关设备和控制设备(3.132)。在其“设计和结构”章节(5.101)明确了内部故障性能要求：满足本标准要求设计和制造的金属封闭开关设备和控制设备，原则上能够防止内部故障的出现。至少在其整个使用期间出现内部电弧的概率是很小的，但不应完全忽视。因产品缺陷、异常的使用条件或者误操作引起的外壳内部的故障可能导致内部电弧，如果现场有人，会造成伤害。并在其“型式试验”章节(6.106)将内部电弧试验列入IAC级开关设备和控制设备强制试验项目。标准还列出了内部故障的部位、原因及降低内部故障概率的措施，具体如下： 表1 内部故障的部位、原因及降低内部故障概率的措施举例 除采取上表中的措施之外，也可采取其它措施来提高内部电弧情况下对人员更高的防护，这些措施是为了限制此类事件的外部影响。下面是这些措施的例子： (1)通过光传感器、压力传感器、热传感器或母线差动保护触发的快速故障排除；
煤矿井下防越级跳闸保护系统解析 摘要：井下防“越级跳闸”系统采用光纤差动保护和智能零时限电流保护技术实现。具有优异的抗干扰性能、强大的主站监控功能等特点，实现了井下电力系统的实时监控和“防越级保护”，保证了井下供电平稳可靠的运行。 关键词：电力监控越级跳闸差动保护零时限电流保护 项目的必要性 矿井电网目前存在的主要问题 矿井电网的保护“越级跳闸”问题，造成供电系统大面积停电 目前我国煤炭企业电网普遍存在多级辐射状的供电模式，其特点为：一方面由于延伸级数较多，上级电网给定的配合时限越来越短，以致终端用户的保护时限无法配合；另一方面由于供电系统容量增大、供电线路短，不同级的系统短路电流很接近，以致各级保护的电流定值无法配合，因此，无奈之际只能牺牲选择性而保证快速性，致使矿井电网继电保护普遍存在“越级跳闸”问题，当系统出现短路故障时由于无选择性配合，造成井下供电系统大面积停电，引发停电停风事故，严重影响煤炭安全生产。 矿井电网漏电保护的可靠性问题，影响供电可靠性 我国3～35kV矿井电网多采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式，这种小电流接地系统漏电保护（接地保护）的可靠性问题一直是困扰煤矿供电安全的技术难题。过去当系统发生单相接地故障时，只能采用逐线路拉闸停电的办法判断故障线路，影响供电可靠性，后来国内外研究了众多的漏电（接地）故障选线技术，这些技术中的某些方法在中性点不接地系统或采用集中的接地选线装置中应用效果尚好、有些方法在实际应用中可靠性极差，在单装置中实现可靠的漏电保护功能则更加困难，特别是在中性点经消弧线圈接地系统，由于受补偿方式（过补偿、欠补偿和谐振补偿）、消弧线圈脱谐度等因素的影响，造成漏电保护功能不可靠，影响矿井电网的供电可靠性。 项目实施的必要性 以上问题已成为制约煤炭安全生产的技术难题，解决这些难题、提高矿井电网的可靠性已势在必行。传统的电流保护技术采用定值与时限配合的原则实现保护选择性，鉴于上述分析的原因，这种配合原则已无法从原理上解决煤矿电网的保护选择性问题；随着矿井供电容量的增大，越来越多的矿井电网采用消弧线圈接地方式，而现场的许多保护装置仍采用功率方向型原理的漏电保护技术，当系统发生接地故障时，则势必造成系统“误动”现象频繁。 防“越级跳闸”与电力监控技术简介
弧光保护的必要性 安全生产建议书发布时间:[2014年11月17日] 建议在厂用/配电6KV（10KV）开关柜增设母线电弧光保护系统 母线电弧光故障时有发生 在我国电力系统中母线电弧光故障时有发生。例如1992年浙江某电厂由于小动物造成厂用电一段母线烧毁；2005年山西某电厂检修工误入开关间隔电弧光事故造成二人重伤；2008年江苏某电厂厂用电开关柜在运行中爆炸造成机组停机；2008年浙江某供电局110/10KV变电站10KV开关柜电弧光爆炸造成一人死亡；2009年安徽某供电局220/35KV变电站35KV开关柜误操作电弧光事故造成一人死亡；2009年重庆某电厂厂用电进线柜电流互感器绝缘电弧光故障造成停机及厂用变压器返厂维修；上海某电厂一期，湖南省某电厂，黑龙江某电厂，广东某供电局，甘肃某供电局都曾有过沉痛的教训。 母线电弧光保护新技术产生的背景 由于多年运行表明中压开关柜内部弧光故障对人身及设备带来极大的损害，各国电力专家开始对电弧光故障进行研究及认识。在世界上，大家公认的第一次对电弧光故障进行深入研究的人是Ralph Lee先生。在他的1982年美国电力电子工程师协会（IEEE）论文里Ralph Lee 先生第一次描述了电弧光故障现象及对人身的伤害。1987年，Ralph Lee先生又发表了一篇IEEE文章讨论了电弧光故障产生的声音及压力的作用。 在1994年，美国劳工部重大工作事故统计显示全国范围内6588起由于电流引起的触电、火灾及爆炸事故导致548人死亡。美国芝加哥的Capelli-Shellpfeffer, Inc.咨询公司报道过在美国每一天有5-10起由于电弧光致伤的人员需要住院疗伤。不需要住院的伤病人员就无法统计了。在1999年，美国电力科学研究院（EPRI）调查中指出在两年的统计里电力公司每一次电气设备故障除了其所造成的直接损失之外，产生的间接损失估计为1575万元美金。美国电力科学研究院（EPRI）还报告了在过去的十年里，一家生产企业每年平均有两起电弧光事故。 上个世纪80年代，在欧洲的国际电工委员会（IEC）修订了其IEC298-1981标准。在附件AA中描述了中压开关柜内部电弧光故障产生的原因，解决方案及测试方法。2003年11月，国际电工委员会（IEC）制定了新的中压开关柜标准IEC62271-200代替了其IEC298-1990标准，新的标准在防止开关柜内部弧光故障对人身及设备危害方面提出了更加严格的要求。在北美，为了提高安全生产，加拿大电力和电子制造商协会（EEMAC）根据IEC298-1981的附件AA制定了EEMAC G14-1-1987在内部弧光故障的条件下金属铠装开关柜电阻的测试规则。在IEC298-1981及EEMAC G14-1-1987标准基础之上，美国在2001年也出版了IEEE C37.20.7中压金属铠装开关柜内部弧光故障的测试导则。 此外，美国在电力职业安全生产方面针对电弧光弧闪事故建立了相关标准和要求。美国国家防火协会（NFPA），作为美国国家电力规范（NEC）的一个补充，制定了NFPA 70E 2004 职业电力安全要求标准。 作为最快速度的专用母线电弧光保护应运而生。它不仅能很好地应用于新装开关柜里也能方便地加装到已运行的开关柜中。其目标就是在第一时间里切除弧光故障使人身伤亡及设备损害降到最低。 国内外中压专用母线保护的应用情况 在国外由于各国政府的重视和指令性文件及规程规定，欧洲、北美、苏联及英联邦诸国中压开关配置各种专用母线保护的比率已超过95%。近年来由于中压开关柜标准（IEC62271-200）对防弧光故障要求的提高，作为新技术的母线电弧光保护大量的在中压及低压开关柜配套使用。 厂用/配电系统的6KV（10KV）母线一般不配置专用的快速母线保护是目前国内的典型设计做法，是符合国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062－92)及现行的电力行业规程规范要求的。这一设计规范导致了目前中压开关柜没有专用母线保护。即专用母线保护“可用可不用”“景上添花”的局面。为什么35KV及以下的母线没有配置专用的快速母线保护？其中重要的原因之一是中压母线故障绝大部分情况下“没有系统稳定性的问题”。因此，长期以来人们对中低压母线保护一直不够重视。虽然国内外的中压开关柜的制造技术进步很快，6KV（10kV）母线发生故障的机率大为减少，但是由于厂用/配电的6KV
VAMP 221 电弧光保护系统 操作和配置手册 技术手册
操作和配置手册
操作和配置手册 目录 1.概要 (4) 1.1.VAMP 221电弧光保护系统元件 (4) 1.1.1.主单元VAMP 221 (5) 1.1. 2.I/O单元 VAM 12L / VAM 12 LD, VAM 10L / VAM 10LD, VAM 3L / VAM 3LX 和 VAM 4C / VAM 4CD (7) 1.1.3.弧光传感器VA 1 DA, VA 1 EH, ARC SLx, ARC SLm-x 和VA 1 DP (8) 1.1.4.其它系统元件 (13) 1.2.操作安全 (13) 2.用户界面 (14) 2.1.主单元VAMP 221的前面板 (14) 2.1.1.显示和状态指示 (15) 2.1.2.按键和编程开关 (16) 2.1.3.在菜单中移动 (17) 2.2.I/O 单元 (18) 2.2.1.VAM 12L (18) 2.2.2.VAM 12LD (20) 2.2.3.VAM 10L (22) 2.2.4.VAM 10LD (23) 2.2.5.VAM 3L (25) 2.2.6.VAM 3LX (26) 2.2.7.VAM 4C (27) 2.2.8.VAM 4CD (28) 2.2.9.中间继电器 VAR 4CE –前面板 (30) 2.2.10.中间继电器 VAMP 4R -前面板 (31) 3.VAMP 221电弧光保护系统操作和故障排除 (32) 3.1.系统状态指示 (32) 3.1.1.弧光故障 (32) 3.1.2.过流告警 (34) 3.1.3.自检告警 (35) 3.1.4.故障代码 (36) 3.2.使用编程开关 (43) 3.2.1.主单元的编程开关 (43) 3.2.2.编程开关 - I/O 单元 (44) 3.3.调整过流定值 (48) 3.4.电弧光保护系统配置 (50) 3.4.1.检查系统配置 (51) 4.系统调试 (52) 4.1.测试 – 概要 (52) 4.2.进行测试 (53) 4.3.定期调试 (53)
LIGHT-EYE 弧光保护系统 （Ver2.2） 技 术 说 明 书 保定市斯德尔电气有限公司
1 电弧光简介 1.1概述 在我国，中、低压母线短路故障中，重点设备和人员伤害主要有电弧光引起，然而，我国的大多数中低压母线没有设置快速母线保护，而只是采用了简单的消弧装置和变压器后备保护。这些保护智能化较低，动作速度慢，往往会延长故障切除时间，从而进一步扩大设备损坏程度，甚至会引起“火烧连营”的恶性事故，冲击变压器一次运行，影响整个电网的安全运行。 Light-Eye弧光保护系统是我公司根据国内实际情况，吸收国外电弧光保护的特点，与华北电力大学、河北大学等高校合作，针对电力系统电弧光保护而设计，隆重推出的一款具独特的创新技术、具有广泛实用性的新型电弧光保护系统。 1.2电弧光的危害 开关柜内的发生短路弧光的功率可高达100MW，电弧燃烧所产生的能量与电弧的燃烧时间及短路电流变化值呈指数倍增长（如下图所示），燃烧产生的高温、高压将会逐步摧毁元器件、铜排以及成列的开关柜，高明亮的弧光和有毒气体对人体也有巨大的伤害。 电弧能量 22 电弧光危害示意图
1.3电弧光产生的原因 引起开关柜弧光短路故障的原因很多，一般分为以下五类 1）绝缘故障主要是柜中绝缘材料爬距不足，未满足加强绝缘要求，在脏污环境，天气潮湿下发生绝缘故障。另外，由于绝缘材料材质缺陷，运行年限较长的开关柜，在强电磁场作用下绝缘老化，也可能造成绝缘损坏而导致故障。 2）载流回路不良由于一些接头截面不够，紧固螺栓松动，手车柜触头接触不良，在大电流流过时引起发热，冒火进而引起相间，相对地击穿等等。 3）外来物体的进入如小动物（老鼠等）进入开关柜内部，或维修人员在工作完成后将工具遗留在开关柜内。 4）认为操作错误如走错间隔，误操作，未对工作区域进行接地，未对工作区域进行验电等。 5）系统方面的原因如系统容量增大，接地方式改变，电缆应用增多，保护及自控装置配置不当，系统谐振过电压等。 2 Light-Eye弧光保护系统简介 2.1 目前国内用于中、低压系统的保护及其局限性 1）变压器后备过流保护，典型的保护动作时间为1.2s~2s。 2）采用馈线速断保护闭锁变压器后备过流保护，典型的保护动作时间为300ms~500ms。 3）高阻抗母线差动保护，典型的保护动作时间为30ms~50ms。 上述保护均有致命的弱点就是动作时间太慢，根据电弧光危害示意图所示，保护装置动作时间不能超过20ms，否则会产生不可修复的器件损坏，从而延长故障修复时间。 2.2 Light-Eye的产品优势 1、动作迅速可靠： 采用了可靠的快速算法，可以在短时间内判断弧光变化信号和电流变化信号并迅速出口，从发现故障到出口跳闸时间间隔优于7ms，确保开关柜内设备的弧光在100ms以内切除。 2、全数字化设计： 本装置采用全数字化设计，配置灵活，动作精度高，而且排除了由于旋钮或
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用近几年来, 随着乌海电力工业的快速发展, 35kV 中低压开关柜的应用数量越来越多, 由于开关柜弧光短路故障引发的中低压母线故障时有发生, 并且也发生过主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故, 经济损失严重; 另一方面, 用户对供电的可靠性要求也越来越高: 因此, 乌海电业局在35 kV开关柜装设了专用快速母线保护———电弧光保护。 1 装设电弧光保护的必要性 1.1 开关柜内部燃弧耐受时间 当开关柜内部弧光短路故障时, IEC298 标准附录AA 中规定的内部燃弧时间是100 ms, 也就是说,开关柜可以承受的电弧燃烧时间, 即保护动作和断路器切除故障的时间之和应小于100 ms 才能达到保护该开关柜的目的。目前市场上销售的开关柜基本上是按照IEC298 标准生产的, 也就是说, 开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100 ms。表1 为国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度。 1.2 变压器动稳定时间及中低压母线保护动作时间的要求 国标规定的110 kV 及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2 s, 动稳定时间为0.25 s。但实际上, 在低压侧出口短路故障时过流后备保护切除动作时间往往在2 s 以上, 距变压器的动稳定时间要求0.25 s 相差甚远, 这也是造成变压器损坏的重要原因。 1.3 现有的中低压母线保护方式及存在的问题 1.3.1 变压器后备过流保护 这是目前国内应用最广泛的中低压母线保护方式( 乌海电业局也是应用的这种保护方式) 。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合, 保护跳闸时间一般整定为 1.0~1.4 s, 有的甚至更长, 达2.0 s 以上。这一动作时间远远不能满足快速切除中低压母线故障的要求。
VAMP321电弧光保护系统概述及应用 1. 概述在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一 般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。 近年来，由于各种原因开关设备被严重烧毁，有的甚至发展成“火烧连营”的事故时有发生。而主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故也逐年增加，这些配网事故处理不当甚至被扩大发展为输电网事故，造成重大的经济损失，已引起电力部门的广泛关注。究其原因大多是因为没有装设中低压母线保护，未能快速切除故障造成的。所以，为了保证变压器及母线开关设备的安全运行，根据继电保护快速性的要求，迫切需要配置专用中低压母线保护。 本文首先介绍开关柜弧光短路故障以及变压器动稳定时间对中低压母线保 护动作时间的要求；其次介绍开关柜弧光短路故障的防护措施及现有的中低压母线保护方案；最后介绍一新型的电弧光中低压母线保护系统。 2. 开关柜内部燃弧耐受时间及变压器动稳定时间指标 2.1 开关柜内部电燃弧 耐受时间 IEC298标准附录AA中规定的内部燃弧时间是100ms，目前市场上销售的开关柜基本上是按照IEC298标准生产的，也就是说，开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms。由于发生弧光故障在断路器动作前，故障短路电弧是一直在燃烧的，即保护动作时间加上断路器分闸时间之和，即为电弧燃烧的持续时间。也就是说，从保护开关柜方面考虑，保护动作时间应在小于100ms切除故障以防止弧光短路故障进一步发展扩大造成更大的危害。 上表为国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度。图1为各种燃弧时间下产生的电弧能量及对开关柜材料的损坏程度。图1.电弧能量 与燃烧时间及破坏作用 2.2 变压器的动稳定时间据有关资料统计，一些地区110kV及以上等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50%以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。这类故障的案例很多，特别是变压器低压侧出口（低压母线）短路时形成的故障一般需要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失。 国标规定的110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2秒，动稳定时间为0.25秒。但实际上，在低压侧出口短路故障靠过流后备保护切除的动作时间往往在2秒以上，离0.25秒的变压器的动稳定时间相差甚远。所以，可以说，继电保护的不完善也是造成变压器损坏的重要原因。 目前针对近区（低压母线）短路故障引起变压器损坏的保护的动作时间太长，远大于变压器允许承受的短路电流持续时间，显然不能满足保护变压器的要求，
1.电弧光保护概述 电弧光保护系统可以在开关柜发生弧光故障的时候，保护操作人员不受伤害，并且降低财产损失程度。 当出现弧光时候，弧光以300m/s的速度爆发，摧毁途中的任何物质。只要系统不断电，弧光就会一直存在。要想最大限度的减少弧光的危害，我们需要一种安全、迅速而有效的半导体电弧光保护系统。 在开关柜抽屉内，弧光可以迅速的在10ms内达到3M远，因此要想最大程度降低损失，时间是个最主要的因素。RIZNER-EagleEye电弧光保护系统输出跳闸信号时间小于1ms,即使在安装或者维护的时候也能保护操作人员的安全。 2.RIZNER-EagleEye电弧光保护系统概述 RIZNER-EagleEye电弧光保护系统的面市已经近10年.所有的主要的电力系统和电力公司都已使用.芬兰IVOLoviisa核电站的运行证实, 在发生电弧时,只有RIZNER-EagleEye的电弧光保护才能保护他们的开关柜。 RIZNER-EagleEye电弧光保护系统使用先进的处理器技术来控制系统的功能。该处理器技术也使得电弧光保护系统功能的编程，可匹配开关柜的不同运行方式。 在跳闸回路里采用的半导体技术（可控硅开关）确保了开关柜里的供电开关以最小的延时得到跳闸信号。在不论是RIZNER-EagleEye电弧光保护系统的主控单元，还是电弧光单元探测到电弧光，并且电流单元的整定的电流定值被超过，电弧光保护系统的跳闸信号将在小于1ms到达供电开关。电流的信息也可直接取自安全电流回路，在此情况下，电弧光保护也可尽可能快的得到过流的信息。 如果偶尔光线信号超过光线设定值或者电流信号超过电流设定值，系统不会输出跳闸信号，也不会记忆在跳闸回路中，但是在主控单元上会显示报警信号。在编程的时候，必须考虑系统按照用户所希望的方式正常工作。 采用光纤技术来向主控单元传输跳闸信号，确保了电弧光保护系统的完美功能，它的抗干扰能力强，跳闸信号可以非常迅速的输出到断路器。 3.电弧光保护系统组成 3.1概述 如果使用光纤三工器，一套RIZNER-EagleEye电弧光保护系统能保护1500m 的中压开关柜或500m低压开关柜。在此情形下，在开关柜的每个柜子都要装一个弧光传感器来保护。在开放式母线系统中，弧光传感器的间隔约为5...6 m。 一个RIZNER-EagleEye主控单元能同时保护几个独立的开关柜，因此，电弧光保护系统的弧光单元和电流单元可以分散到不同的开关柜内，把检测到的弧光或电流信号传送到主控单元，主控单元收集到这些必要的数据，根据实际情况输出跳闸信号到断路器。 在主控单元和弧光单元或电流单元间的数据传送是靠光纤和数据传输线来完成的。光纤传输触发信号至主控单元。工作电源，报警信号，自控数据信息流的传送则通过数据传输线来完成。主控单元提供4个快速1ms独立跳闸和报警母线和6个常规继电器出口。 在系统里进行连接时，必须小心考虑每一母线最后一个电流单元的开关位置。开关位置决定了此电流单元能否按设定的程序正常工作。 3.2RIZNER-EagleEye主控单元
随着我国国民经济快速发展，城市用电量增长迅猛，配电网络规模迅速扩大，电力用户对电力供应的可靠性和电力服务的要求越来越高，对配电网运行的稳定性和可靠性提出更高的要求。传统配电网络和运维管理模式已不满足电网发展需要，加快智能配电网的建设和提升配电网智能化水平，已经迫在眉睫。 10kV开关站作为配电网络一级站房应首率先智能化，智能技术实现开关站设备的状态预估和无人值守，提高开关站的安全可靠性，提高生产效率降低不良成本。 1 10kV智能开关站的关键技术 1.1 嵌入式无线射频测温技术 测温模块采用嵌入式的设计方式，使得该部分完全装于触臂的绝缘层内，同时在安装时采取了隔热、抗震等措施，使得原有的绝缘距离不受影响，保障了原有的绝缘水平。无线射频测温技术的原理是通过温度传感器的单片微处理器控制将测量设备温度转换成数字信号，再通过无线发射接收模块传递至接收器，通过微处理器将采集到的温度信息，然后上传到后台显示。 1.2 Ekey技术 每个TR测温模块均具有全球唯一的ID号，智能监控单元能自动搜索各监测点的温度。同时，配合eKey的技术设计，为了防止柜间的频率冲突，使用编码开关将相邻和相近的开关柜设置成不同频段，保证无线信号传输正常。 1.3 开关柜温度状态预估技术 智能管理系统可以内嵌开关柜的温升数学建模公式。系统可以根据保护或自动化装置上传的电流值计算出开关柜的理论温升情况，在加上智能监控单元上实际测量的开关室环境温度，就可以计算出测温点的理论计算温度。 再对比智能监控单元实际测量的温度，系统就可以判断出当前开关柜的温度状态情况。这样的温度状态预估系统就可以准确的依照当前的运行工况判断开关柜的运行状态，从而做到开关柜的状态预估，将开关柜故障消灭在萌芽状态。 1.4智能程序化一键操作技术 智能操控技术配合智能管理系统可以实现开关设备的一键式或全站程序化操作，预先依据操作票定义好操作序列，使用远方遥控技术、遥信监视技术、程序分析技术、系统处理技术等将原来由现场复杂的多个单步操作由远方一键操作实现。 1.5 IEC 61850/GOOSE弧光保护技术 利用IEC 61850/ GOOSE网络技术以极小的成本实现电弧故障保护，大大降低了电弧故障对开
在线监测技术的发展概况以及趋势 在线监测这一设想由来已久。早在 1951 年,美国西屋公司的约翰逊针对运行中发电机因槽放电的加剧导致电机失效,提出并研究了在运行条件下监测槽放电的装置。局部放电的在线监测难度较大,数十年来,它的发展一直受到限制。传感器技术、信号处理技术、电子和光电技术、计算机技术的发展,提高了局部放电在线监测的灵敏度和抗干扰水平。近 20 年来,由于压电元件灵敏度的提高和低噪声集成放大器的应用, 大大提高了超声传感器的信噪比和监测灵敏度,使其得以广泛用于局部放电的在线监测。20 世纪 80 年代以来,我国的在线监测技术也得到了迅速发展。相继研制了不同类型的监测装置。 在线监测系统的组成与分类 系统的组成不论监测系统是什么类型,它均应包含以下基本单元。 (1)信号的变送一般由相应的传感器来完成,它从电气设备上监测出那些反映设备状态的物理量,例如电流、电压、温度、压力、气体成分等,并将其转换为合适的电信号传送到后续单元,它对监测信号起着观测和读数的作用。 (2)信号的处理其功能是对传感器变送来的信号进行适当的预处理,将信号幅度调整到合适的电平,对混叠的干扰采用滤波器、极性鉴别器等硬件电路进行抑制,以提高系统的信噪比。 (3)数据采集对经过预处理的信号进行采集、A/D 转换和记录。 (4)信号的传输将采集到的信号传送到后续单元。对固定式监测系统,因数据处理单元远离现场,故需配置专门的信号传输单元;对便携式监测装置,只需对信号进行适当的变换和隔离。 (5)数据处理对所采集的数据进行处理和分析,例如,对获取的数字信息作时域和频谱分析,利用软件滤波、平均处理等技术,对信号作进一步的处理,以提高信噪比。获取反映设备状态的特征值,为诊断提供有效额数据信息。 (6)诊断对处理后的数据和历史数据、判据及其他信息进行比较、分析后,对设备的状态或故障部位做出诊断。必要时要采取进一步措施,例如安排维修计划、是否需要退出运行等。整个监测系统可归纳为以下 3 个子系统: (1)被检测设备和传感器,在设备现场; (2)信号预处理和数据采集子系统,一般在被监测设备附近,也在现场; (3)信号处理和诊断系统,实则是一台计算机和监测系统专用软件,位置在距现场约数十至数百米的主控室内。 系统的分类监测系统按其使用场所分为便携式和固定式;按监测功能可分为单参数监测系统和多参数综合性诊断系统;按诊断方式可以分为人工
VAMP321电弧光保护系统概述及应用 一、概述在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。 近年来，由于各种原因开关设备被严重烧毁，有的甚至发展成“火烧连营”的事故时有发生。而主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故也逐年增加，这些配网事故处理不当甚至被扩大发展为输电网事故，造成重大的经济损失，已引起电力部门的广泛关注。究其原因大多是因为没有装设中低压母线保护，未能快速切除故障造成的。所以，为了保证变压器及母线开关设备的安全运行，根据继电保护快速性的要求，迫切需要配置专用中低压母线保护。 本文首先介绍开关柜弧光短路故障以及变压器动稳定时间对中低压母线保 护动作时间的要求；其次介绍开关柜弧光短路故障的防护措施及现有的中低压母线保护方案；最后介绍一新型的电弧光中低压母线保护系统。 二、开关柜内部燃弧耐受时间及变压器动稳定时间指标 2.1 开关柜内部电燃弧耐受时间 IEC298标准附录AA中规定的内部燃弧时间是100ms，目前市场上销售的开关柜基本上是按照IEC298标准生产的，也就是说，开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms。由于发生弧光故障在断路器动作前，故障短路电弧是一直在燃烧的，即保护动作时间加上断路器分闸时间之和，即为电弧燃烧的持续时间。也就是说，从保护开关柜方面考虑，保护动作时间应在小于100ms切除故障以防止弧光短路故障进一步发展扩大造成更大的危害。 上表为国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度。图1为各种燃弧时间下产生的电弧能量及对开关柜材料的损坏程度。图1.电弧能量 与燃烧时间及破坏作用 三、变压器的动稳定时间据有关资料统计，一些地区110kV及以上等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50%以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。这类故障的案例很多，特别是变压器低压侧出口（低压母线）短路时形成的故障一般需要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失。 国标规定的110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2秒，动稳定时间为0.25秒。但实际上，在低压侧出口短路故障靠过流后备保护切除的动作时间往往在2秒以上，离0.25秒的变压器的动稳定时间相差甚远。所以，可以说，继电保护的不完善也是造成变压器损坏的重要原因。 目前针对近区（低压母线）短路故障引起变压器损坏的保护的动作时间太长，远大于变压器允许承受的短路电流持续时间，显然不能满足保护变压器的要求，
10KV开关站 本项目由17面KYN28A-12型10kV 户内金属凯装抽出式开关柜装置（以下简称开关柜）。卖方应对开关柜的设计、材料采购、设备制造、电气元件组装，图纸、资料的提供以及与各分包商间的联络、协调、检查和在不同场所进行的试验负有全部责任。 一、设备概要 进线柜两面、PT避雷器柜两面、出线柜十一面、分段柜一面、隔离柜一面，总计：十七面柜。另有直流屏40AH 110V一面、照明箱一只、信号箱两只，具体以图为准。 二、主要技术参数及考核指标 1、名称：金属铠装抽出式封闭开关柜 型号：KYN28A—12 2、开关柜颜色：淡灰色 GSB G51001-94 序号B03。 3、额定电压：10kV 4、最高工作电压：12kV 5、额定频率：50HZ 6、主母线、2只进线、一只分段、一只隔离，使用TMY-100×10铜排， 7、出线母线使用TMY-600×6 8、热稳定电流（4S）：进线柜31.5kA，出线柜为31.5KA 9、动稳定电流：进线柜为80kA，出线柜为80kA 10、绝缘水平： 1分钟交流工频耐受电压（有效值）：42kV 雷电冲击耐受电压：75kV 12、开关、机构等机械寿命：30000次以上 三、断路器技术参数 1、型号：VGL-2-12/2000A-31.5KA 3只， VGL-2-12/1250A-31.5KA 1只，VGL-2-12/630A-25KA 10只； 2、额定电流：进线断路器为1250A，出线断路器为630A 3、开断电流：进线断路器为31.5kA，出线断路器为31.5KA 4、热稳定电流（4S）：进线断路器为31.5kA，出线断路器为25KA 5、动稳定电流：进线2断路器为80kA，出线断路器为80kA 6、绝缘水平： 在分闸状态下对地、相间、断口间1分钟工频耐受电压：42kV 在合闸状态下对地、相间1分钟工频耐受电压42kV 雷电冲击耐受电压：75kV 7合闸弹跳时间不大于2mS 7、操作方式：弹簧操作机构(能手动和电动储能) 分、合闸电源：DC110V 储能电机电源：AC220V 操作机构分、合闸电磁铁或合闸接触器端子上的最低动作电压在操作电 压额定值的30%-65%之间。 四、工期 1.本项目工程要求工期为30个日历天（开工以合同签署次日为准）。中标人应承
大庆石油学院 电力系统保护报告 报告题目电弧光保护系统继电保护 教师赵玉峰 所在院（系）电气工程学院电气工程及其自动化 班级 学生姓名 学号 20 年月日
目录 1 电力系统保护基本原理 (1) 1.1 电路原理 (1) 1.2 理论分析 (1) 2 电弧光保护系统继电保护在中低压母线保护中的应用 (2) 2.1 电弧光保护系统继电保护的特点 (2) 2.2 电弧光保护系统继电保护的现场应用 (2) 2.3 电弧光保护系统继电保护的评价 (7) 3 课程学习心得 (9)
1电力系统保护基本原理 在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害呢）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。 电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。 电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。 1.1 电路原理 一般由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。 （1）测量元件： 作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。 （2）逻辑元件： 作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。 逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。 （3）执行元件： 作用；根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时→跳闸；不正常运行时→发信号；正常运行时→不动作。 1.2 理论分析 继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等，用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间
浅谈金属封闭高压智能开关柜设计 摘要：智能开关柜是电力开关柜和变电站自动化发展的新趋势，是构建智能电网的基础。文章重点介绍了智能开关柜的设计，涉及到数字技术、微电子技术、计算机技术、网络技术和开关柜主要功能和特性。 关键词：智能开关柜；电动底盘；电动接地开关 智能开关柜是高度集成化和数字化的设备，由智能电器、智能控制和一次开关柜体构成。智能电器是在开关设备中引入计算机技术，数字处理技术和网络通信技术的新一代模块化和标准化开关电器；智能控制是采用智能处理控制系统对数据进行独立的处理，并可将采集的信息进行处理后通过计算机通信接口上传，实现测量、保护、控制、数据采集与监控、电能计费、事故报警、事故追忆、数据报警打印等功能，能够根据开关的状态和电网的运行模式，自动选择最佳模式进行控制和保护。 智能开关柜的设计：（1）柜体采用中置移开式结构、采用进口敷铝锌钢板经数控冲床加工，采用多重折边工艺，用拉铆和高强度的螺栓联接拼装而成，精度高，具有抗腐蚀性和氧化性，机械强度高，外型美观。（2）开关柜分为母线室、仪表室、断路器室、电缆室四个独立隔室。柜体防护等级为IP4X。（3）断路器是在柜门关闭的情况下才能操作，无电情况下才能合接地开关，操作人员安全感强。（4）智能开关柜具有先进的机械联锁装置，完全满足“五防”要求。（5）智能开关柜选用具有电动底盘功能的智能型断路器和具备电动操作的接地开关。（6）智能开关柜设计紧急分闸按钮，可以满足紧急情况下的分闸操作。（7）智能开关柜可就地或远方操作断路器手车遥进和退出、可就地或远方分、合接地开关，能进行远方合分闸的断路器。（8）选用电子式互感器、智能操控装置、电弧光保护、红外测温窗口等
电弧光保护装置 安 装 使 用 手 册
目录 1.电弧光保护装置概述4 2.电弧光保护装置概述4 3 电弧光保护装置组成4 3.1 概述4 3.2 主控单元6 3.3 弧光单元6 3.4 电流单元6 3.5系统电源7 4．系统各部件技术规格7 4.1系统电源7 4.1.1技术规格7 4.1.2系统电源连接7 4.2 主控单元8 4.2.1 技术规格8 4.2.2 主控单元连接9 4.3 弧光单元10 4.3.1 技术规格10 4.3.2 弧光单元的连接10 4.4 电流单元11 4.4.1 技术规格11 4.4.2 电流单元的连接11 5.保护系统的编程12 5.1 编程的概述12 5.2 可编程的跳闸逻辑12 5.3 自检控12 5.4 主控单元显示的信息12 5.5主控单元12 5.6 弧光单元13 5.7 电流单元13 5.8 光感灵敏度的调整14
6. 安装14 6.1 安装在开关柜里14 6.1.1 14 6.1.2 电弧光单元15 6.1.3 电流单元15 6.2 光缆的安装15 6.2.1光缆的概述15 6.2.2光缆头的预处理15 6.2.3光缆三工器16 6.2.4光缆的延长17 6.2.5滤光传感器的概述17 6.2.6传感器端部的处理18 6.2.7在开关柜里安装传感器18 6.3数据传输电缆18 6.3.1数据传输电缆的概述18 6.3.2数据传输电缆的功能19 6.3.3数据传输电缆端部的处理19 6.3.4数据传输电缆连接到装置19 7 跳闸信号的双重化20 8 系统的测试21 9 系统的维护21 10 担保22 11 CE-认证 / ISO-900122 12 应用案例23
弧光保护系统在中低压开关柜的应用 魏宾 西安供电局 摘要：在中低压配电系统中，弧光事故对母线、变压器造成近距离短路故障冲击，如不能及时切除，可引起变电站开关柜和其它设备故障，造成严重的损失和重大人身伤亡事故。为了保证中低压配电系统安全稳定运行，需要配置专用的保护设备，用于快速切断故障。本文分析了中低压设备运行存在的问题，对中低压母线弧光保护装置的原理和系统构成进行了分析，结合实际使用情况，分析其技术优势和现有弧光保护存在的问题，在此基础上对弧光保护运行提出建议。 关键字：弧光；开关柜；母线；保护 中国分类号：TM774.1 文献标志码：A 文章编号： Application of Arc Protection System in Medium and Low V oltage Switchgear Abstract：In MV & LV distribution network, arc fault will have short-circuit impact in short distance on bus bar and transformer. If not separated in time, it will cause failure of substation switchgear and other devices, resulting into great loss and severe personal casualties. In order to insure safe and stable performance of MV & LV distribution network, appropriative equipments are needed to cut off failure quickly. In this paper, problems existing in MV & LV facilities’ working , together with principle and systematic construction of MV & LV bus bar arc protection appliance are dissected. Analysis of MV & LV bus bar arc protection appliance’s technique superiority and temporary problems of arc protection is made,combining its practical use. And based on that, advice on operation of arc protection system is proposed. Keywords：arc; switchgear; bus bar; protection system 0引言 近年来，随着我国经济的快速发展，中低压配电系统的规模应用越来越大，由于弧光引起的事故也随之增多。目前，我国在中低压母线（35kV\20kV\10kV）普遍不装设低压母线速断保护，主要是采用主变中、低后备对低压母线进行保护。但是由于变压器低后备保护动作时间普遍为0.9-1.2s的动作时间，变压器中后备保护动作时间普遍为1.5-1.8s的动作时间，中低压母线故障切除时间往往超过Ⅱ、Ⅲ类变压器动稳定时间，对母线、变压器造成近距离短路故障冲击，短路电流大，冲击时间长，如不能及时切除，电弧可将开关柜内的器件点燃，引起火灾，大面积烧毁配电设备，甚至破坏站内直流系统，造成严重的损失和重大人身伤亡事故[1-3]。为了保证中低压配电系统安全稳定运行，需要配置专用的保护设备，用于快速切断故障。 本文对中低压母线弧光保护装置的原理和系统构成进行了分析，结合实际使用情况，指出其技术优势和现有弧光保护存在的问题，在此基础上对弧光保护运行提出建议。 1 电弧光及其危害 在电力系统输配电线路和开关柜中，经常会由于短路故障而出现很大的电流，从而使整个系统遭到破坏甚至瘫痪。在电路短路的瞬间会出现温度急剧增加，周围空气发生电离，进而引起电弧性短路起火而发出刺眼的强光，而对于通电的两个电极，在其接触的瞬间和离开的瞬间均会产生耀眼的强光，这种强光即是电弧光。