配电中压开关柜母线电弧光 保护系统方案建议书
杭州瑞胜电气有限公司
2006年6月
目 录
1.RIZNER公司简介
2.中压开关柜保护的现状和存在的问题
2.1、电弧光对人员的伤害 2.2、电弧光对设备的伤害 2.3、母线故障对变压器的冲击
3. 开关柜内部燃弧耐受时间及变压器动稳定时间指标
4. 现有的中压母线保护方案及存在的问题
5. 国外母线电弧光保护系统的状况
6. RIZNER-EagleEye电弧光保护系统在电厂的应用
7. RIZNER-EagleEye电弧光保护系统在供电局的应用
8. RIZNER电弧光保护系统产品详述
8.1. RIZNER-EagleEye电弧光保护系统概述 8.2. RIZNER-EagleEye电弧光保护系统组成 8.2.1 RIZNER-EagleEye 主控单元 8.2.2 EagleEye-ARC 弧光单元 8.2.3 EagleEye-CR 电流单元 8.2.4 系统电源
9． 系统各部件技术规格
9.1 系统电源
9.2 RIZNER-EagleEye 主控单元 9.3 EagleEye-ARC 弧光单元 9.4 EagleEye-CR 电流单元
10. 安装方式及安装尺寸 11. 系统的测试及维护 12. 技术优势及相关认证 13. 成功案例 14. 产品报价
1. RIZNER公司简介
杭州瑞胜电气有限公司是一家澳大利亚独资的高新技术企业，坐落在杭州市滨江区高新软件园。公司是专业从事国际领先水平的工业监控设备及系统的研发、设计、生产、经营和销售, 并提供相关的技术咨询、培训、支持和服务。我公司拥有一批经验丰富的、门类齐全的各种专家，为顾客提供一流的产品和全方位的服务。
2．中压开关柜保护的现状和存在的问题
厂用/配电中压开关柜为全厂辅机/供电系统的供电枢纽。在发生内部故障时，是否能迅速地切除故障，对全厂/配电系统的安全运行至关重要。但是，按目前的保护方案，厂用/配电系统中压母线上所发生的任何故障都至少要延时切除。换句话说，现有的厂用中压母线能在第一时间切除故障的保护还是个空白。可是，我们只要稍加注意，就会不难发现不论是中压开关母线的上游还是下游的诸多电气设备无一没有配有快速保护。相比之下，我们恐怕很难有充分的理由来说明，中压母线的安全性可靠性应该受到这样的懈怠。鉴于中压母线的重要地位，任何故障的延时切除，都是我们极为不愿意看到的状况。因为开关柜内的各种故障，其短路电流所产生的电弧及其大量的高温，使柜内气体急剧膨胀，可在极短的时间内达到顶峰，严重危及人身和设备安全。
2．1 电弧光对人员的伤害
电弧光发生时产生的高温（弧光发生点的温度是19427℃）灼烧人员皮肤；强光刺伤眼睛；感电侵害肌肉、神经；爆破压力（爆破点压力为120kPa，而人体能承受的最大压力为7.5 kPa）造成人员的坠落及碎片飞射；爆破音造成人员的耳膜、内脏震动损伤；毒气伤害人员呼吸系统。
2．2 电弧光对设备的伤害
电弧光发生时产生的大量气体，其压力波可造成盘体变形、破碎；电弧可使铜排气化的体积膨胀，空气因高温而膨胀（压力为120kPa）；爆破音造成盘内强烈震动，使固定元件松脱。高温可造成电缆在100ms内燃烧、及所有绝缘材料的燃烧，造成铜排、铝在150ms内燃烧熔毁气化，并产生大量的浓黑有毒的烟气，这些含有大量碳黑烟气将以300M/s迅速扩散至整段母线和开关柜，造成所有一次和二次设备表面的严重污染，使得绝缘电阻为零。
由于开关柜为刚性连接，结构紧凑，空间有限，使得任何方式的清理工作，都将是耗时，费力的。更不用说受损设备的更换了。最为重要的是整段母线的停役，给全厂带来的经济损失将是无法估量的。同时要想使设备的绝缘完全恢复到原来的水平几乎是不可能的。浙江省现代化的大型电厂XXX一期，上海XXX电厂一期以及湖南省xx电厂都曾有过沉痛的教训。
以下为国外的资料介绍的各种燃弧时间下对设备造成的损坏程度：
35 ms
没有显著的损坏，一般可以在检验绝缘电阻后投入使用
100ms
损坏较小，在开关柜再次投入运行以前需要进行清洁或可能的某些小的修理 设备损坏很严重，在现场的人员也受到严重的伤害，必须更换部分设备更换
才可以再投入运行。
500ms
这里可能需要指出的是，电厂的厂用中压母线的短路水平，即使是300MW等级的电厂，也达近三，四十千安。这对于母线或开关柜内的故障点来说，任何延时的切除，都将是不能容忍的。
2．3母线故障对变压器的冲击严重
据有关资料统计，一些地区的110kV及以上等级的变压器在遭受穿越故障电流冲击而直接导致损坏的事故，约占全部事故的50%以上。与前几年相比呈大幅上升的趋势。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， 其后果和损失是何等的惨重。
3. 开关柜内部燃弧耐受时间及变压器动稳定时间指标
按照IEC298规定，开关柜承受内部燃弧时间仅为100ms。任何时间的延长，都将超出开关柜本身的设计承受极限。这于开关的遮断容量完全不是一个概念。 按国际规定，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, 在电压侧出口短路故障, 靠过流后备保护切除的动作时间往往在1 – 2秒以上, 远远大于变压器的动稳定时间. 所以, 可以说, 目前保护配置的不完善, 是造成变压器损坏的重要原因. 设备受损与否，或轻重与否，关键是能否在第一时间将故障电流切除。
4. 现有的中压母线保护方案及存在的问题
? 中压母线尚没有配置任何专门的保护; ? 而是由进线开关的相关后备保护来兼顾的; ? 但是进线开关与出线开关的保护需要相互配合:
? ?
一般速断保护延时的级差至少为300ms， 甚至500ms ; 而过流保护的配合级差更是长达1 – 2秒。
5. 国外母线电弧光保护系统的状况
据早期国外统计资料表明，每年每1000台开关柜就有7台遭到损坏，故障率0.7%。农村配电网的概率更高，达1.2%。据《高压开关技术通讯》报道，单是手车柜，我国电力系统某年就有200多面柜烧毁。在国外由于各国政府的重视和指令性文件及规程规定，苏联，北美及欧洲开关加装电弧光保护的比率，已