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檢弧光和過流,這就是弧光保護基本原理。
電弧光保護系統(tǒng)具備傳統(tǒng)低壓保護裝置的許多功能,并能夠記錄故障事件和波形,從而為事故的分析提供重要的基礎數(shù)據(jù)。電弧光保護是一種快速可靠的專用母線保護系統(tǒng),采用檢測弧光和過流雙判據(jù)原理,具有原理簡單、動作可靠迅速、對變電站一次設備無特殊要求、適應于各種運行方式、且在各種運行方式下保護不需要切換等優(yōu)點,為目前發(fā)電廠、變電站、工業(yè)及商業(yè)配電系統(tǒng)母線保護理想的解決方案。
什么是弧光放電?
當兩電極間電壓升高時,電極最近處空氣中的正負離子被電場加速,移動的過程中與其它空氣分子碰撞產(chǎn)生新的離子,這種離子大量增加的現(xiàn)象稱為電離”空氣被電離的同時,溫度隨之急劇上升產(chǎn)生電弧,這種放電稱為弧光放電。弧光放電一般不需要很高的電壓,屬于低電壓大電流放電。
弧光放電產(chǎn)生的條件是小間隙和大電流,如果增加間隙或減小電流,電弧將會消失。
電弧光是怎樣形成的
電弧性短路起火:如將兩電極接觸后再拉開建立了電弧,則維持此10mm長的電弧只需20V電壓。也就是說只要先接觸,之后又分開,很可能產(chǎn)生局部溫度很高的電弧而成為起火源。按電弧發(fā)生的不同部分可分為帶電導體間的電弧、帶電導體與地之間的電弧和絕緣表面的爬電。
帶電導體間的電弧性短路起火:短路起火時有兩種可能,其一是兩導體(如相線與中性線)接觸時因短路電流產(chǎn)生的高溫,使接觸點金屬熔化,之后金屬熔化成團收縮而脫離接觸的過程,這種情況下可能建立電弧。又如線路絕緣水平嚴重下降,雷電產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓或電網(wǎng)故障產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓都可能擊穿劣化的線路絕緣而建立電弧。電弧性短路的起火危險遠大于上述金屬性短路的起火危險。
接地故障電弧起火:由于接地故障發(fā)生的幾率遠大于帶電導體間的短路”所以“接地故障電弧引起的火災遠多于帶電導體間的電弧火災”這是因為“電氣線路施工中,穿鋼管拉電線時帶電導體絕緣外皮之間并無因相對運動而產(chǎn)生的摩擦,但帶電導體絕緣外皮與鋼管間的摩擦卻使絕緣摩薄或受損。另外,發(fā)生雷擊時地面上出現(xiàn)瞬變電磁場,對電氣線路將感應瞬態(tài)過電壓”此時“芯線上感應的瞬態(tài)過電壓是基本相同的而電纜梯架則因接地而為地電壓”所以,芯線對地的電位差較大。從摩損和電位差大兩方面分析,接地故障電弧起火率自然偏高。
爬電起火:爬電是指電弧不是建立在空氣間隙中的電弧,而是出現(xiàn)在設備絕緣表面上的電弧。例如電源插頭的絕緣表面上的一個或多個相線插腳和PE線插腳,之間的絕緣表面可能發(fā)生爬電。
電弧光在中、低壓開關柜內(nèi)產(chǎn)生的主要因素是什么?
使用了不良性能的導電體
絕緣材料的損壞(包括:裂痕,進水,老化等)
人體或其他物品意外地接觸到帶電的物品
操作過程中的失誤或者設計或安裝錯誤
元件損壞,沒有良好的維修和保養(yǎng)設備
過電壓
電網(wǎng)結構的改變(系統(tǒng)容量增大、電纜應用增多)
電弧光的危害
開關設備內(nèi)部間隔發(fā)生故障而產(chǎn)生的電弧光會造成開關設備中的壓力和溫度迅速增加,如不及時切除、將可能造成以下重大危害:
電弧光中心溫度(相當于太陽表面溫度的2~4倍,約為10000~20000°C過高導致銅排、鋁排熔毀氣化;
電纜熔毀,電纜護套著火;
開關設備劇烈振動,使固定元件松脫;
使上一級變壓器承受近距離短路沖擊,故障電流產(chǎn)生的電動力可能導致變壓器繞組變形引起匝間短路;
故障產(chǎn)生的弧光沖擊波以300m/s速度爆發(fā),可摧毀途中的任何物質(zhì),若波及站內(nèi)直流系統(tǒng)導致全站直流失電,將造成無法彌補的重大損失;
燃燒產(chǎn)生的有毒氣體被人吸入會產(chǎn)生生命危險;
高溫灼傷皮膚,強光刺傷眼睛
爆破音振損傷耳膜,肺臟;
爆炸碎片飛射,造成人員傷亡。
電弧光的監(jiān)測及防護
當?shù)蛪洪_關柜發(fā)生電弧,可以通過三種不同的設計理念保護操作人員和設備的安全:
改善設備的機械結構,使之能夠承受電。ū粍颖Wo)
設備安裝限制內(nèi)部電弧效應的裝置(主動保護)
設備安裝限流斷路器
主動保護有以下兩種常見的可行的方法:1通過壓力傳感器進行監(jiān)測;2通過弧光傳感器進行監(jiān)測
第一種方法(采用壓力傳感器作為電弧光探測單元)壓力波是裝置內(nèi)出現(xiàn)電弧事故的效應之一,將在電弧出現(xiàn)后的10-15毫秒后出現(xiàn),可以安裝一些壓力傳感器用于探測壓力峰值。當內(nèi)部的壓力達到設定值時,電弧監(jiān)測裝置發(fā)出動作指令,控制開關器件動作。但是要預先確定電弧在柜內(nèi)產(chǎn)生的過壓值并非易事。
第二種方法(采用光纖傳感器作為電弧光探測單元)弧光監(jiān)測器的操作邏輯如下:電弧現(xiàn)象會產(chǎn)生強烈的光輻射,因此柜體內(nèi)出現(xiàn)的弧光可以被弧光傳感器探測到當弧光監(jiān)控系統(tǒng)探測到故障,會發(fā)出動作信號給斷路器。這種方法的探測反應時間僅為1毫秒。弧光傳感器分為可分為電流型和光纖性(可見光和紫外光)其中支持可見光的弧光傳感器浩廣電氣公司生產(chǎn)的弧光傳感器。