中压开关柜增设电弧光保护系统

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，按目前的保护配置方案，中压母线是没有任何专门的保护，而是由进线开关的保护来保护的。但是由于进线开关与出线开关的速断保护需要相互配合，一般延时的级差至少为300ms， 甚至500ms 或更长。所以，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都配有快速保护。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。

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。

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一期以及湖南省xx电厂就曾有过沉痛的教训。

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
500ms 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。

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。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。

低压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。

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。

国外的状况

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，已超过95%。国外著名的开关柜生产厂商，如Reyroe，ABB，Siemens，Schneider，Moeer，Hoec等，在其中低压开关柜均配套使用电弧光保护系统。

所以，针对国内现有的厂用和配电中压母线保护配置的现状，非常有必要增设快速保护。国内一些专家也一直强调装设专用中低压母线保护的重要性，用户也希望可以提供一种造价较低、原理简单、适用于6 – 35KV的母线保护，以最大限度减少母线故障对设备的损害，提高供电可靠性。而电弧光保护结构简单，动作速度快。

瑞胜Rizner EageEye电弧光保护系统使用光纤监测电弧光信号，配合过流判断故障，其整组动作时间小于1ms，加上断路器35-60ms的跳闸时间，能有效保护开关设备，是目前动作最快的电弧光保护系统，是中压开关柜内部故障保护的最佳解决方案。

瑞胜Rizner EageEye的电弧光保护为世界各地二十多个国家的发电厂、变电站、厂矿企业及商业中压配电系统提供最可靠、最迅速的保护解决方案（请见附表1.2），其多年来高度可靠的动作性能，为用户的中、低压配电设备的安全经济运行提供有效的保障。

瑞胜Rizner公司在全国有健全的销售网络，在北京，武汉和杭州设有办事处和分公司，具有多名资深的保护专家和完善的售后服务体系及强有力的售后服务队伍，杭州公司Hangzhou Rizner Eectric Co. td. 处于优越的地理位置，可为全国的用户提供更为及时有效的技术支持和服务。Rizner EageEye电弧光保护系统的特性如下：

整组动作跳闸出口快（<1ms）
采用过流和弧光双重判据，动作可靠;
无源弧光探头,完全光纤传输，抗电磁干扰能力强
可编程选择跳闸逻辑
持续全面的自检功能
感光度可按实际情况调整
可保护256个检测点
可按各类不同接线灵活编程

为弥补现有中压开关柜母线的保护空白，为在第一时间内切除母线和开关柜内部故障，避免或减轻对开关及上游变压器设备和人身的损害，尽可能地缩短设备的恢复时间，确保设备的安全，以及全厂的安全可靠运行，我们建议在中压开关柜上增设电弧光保护系统。

RIZNER-EAGEEYE与其他同类产品比较表

RIZNER-EAGEEYE ANOTHER PRODUCT
使用光缆线传输电弧光信号
*抗干扰性强 使用铜芯线传输电弧光信号
*抗干扰性弱

可按需确定光缆的安装长度
*易节省工程安装过程中的费用 线长固定(探测线长 2m, 4m)
光缆最长达 100m 线长最仅40m(探测线长2m, 4m)
单位长度光缆和探头很便宜 单位长度电缆和探头较贵
线缆破损后可再连接 线缆破损后不可再连接，需更换线缆
必要时可使用三工滤波器扩大探头总数，可使系统的性价比更高 无三工滤波器
光缆的机械强度很高，不易受损 铜芯线
跳闸动作速度小于 1ms 7ms
快速继电器 1ms 快速继电器 5ms
RIZNER-EAGEEYE 用户可编程 用户不可编程
可选择电流检测单元触发或者逻辑编程触发 电流检测包含在主单元内，仅VAMP 3AX5S可选择性触发, 需要两个单元， 不可编程
每个系统可容纳256个探头 每个系统240个探头
4个快速继电器，6个常规继电器 2个触发继电器，3个报警继电器
单独的电流检测单元连接至主单元，在有备用进线的情况下，性价比更高 单独的电流检测单元连接至主单元
Rizner-EageEye 可方便的盘面直接安装 不可方便的直接安装

本文关键字：开关柜  经验交流，电工技术 - 经验交流