必要性1: 國內中壓開關柜保護的現狀和存在的問題

６ＫＶ（１０ＫＶ）廠用/配電中壓開關柜為全廠輔機/供電系統(tǒng)的供電樞紐。在發(fā)生內部故障時，是否能迅速地切除故障，對全廠/配電系統(tǒng)的安全運行至關重要。但是，按目前的保護方案：

中壓母線尚沒有配置任何專門的保護；而是由進線開關的相關后備保護來兼顧的。但是進線開關與出線開關的保護需要相互配合：一般速斷保護延時的級差至少為３００毫秒，甚至５００毫秒；而過流保護的配合級差更是長達１－２秒。

所以，廠用/配電系統(tǒng)中壓母線上所發(fā)生的任何故障都至少要延時切除。換句話說，現有的廠用中壓母線能在第一時間切除故障的保護還是個空白。可是，我們只要稍加注意，就會不難發(fā)現不論是中壓開關母線的上游還是下游的諸多電氣設備無一沒有配有快速保護。相比之下，我們恐怕很難有充分的理由來說明，中壓母線的安全性可靠性不應該受到不同樣的重視。鑒于中壓母線的重要地位，任何故障的延時切除，都是我們極為不愿意看到的狀況。因為開關柜內的各種故障，其短路電流所產生的電弧及其大量的高溫，使柜內氣體急劇膨脹，可在極短的時間內達到頂峰，嚴重危及人身和設備安全。

  必要性2：電弧光對人員及設備的傷害

  電弧光發(fā)生時產生的高溫（弧光發(fā)生點的溫度是19427℃）灼燒人員皮膚；強光刺傷眼睛；感電侵害肌肉、神經；爆破壓力（爆破點壓力為120kPa，而人體能承受的最大壓力為7.5 kPa）造成人員的墜落及碎片飛射；爆破音造成人員的耳膜、內臟震動損傷；毒氣傷害人員呼吸系統(tǒng)。 電弧光發(fā)生時產生的大量氣體，其壓力波可造成盤體變形、破碎；電弧可使銅排氣化的體積膨脹，空氣因高溫而膨脹（壓力為120kPa）；爆破音造成盤內強烈震動，使固定元件松脫。高溫可造成電纜在100ms內燃燒、及所有絕緣材料的燃燒，造成銅排、鋁在150ms內燃燒熔毀氣化，并產生大量的濃黑有毒的煙氣，這些含有大量碳黑煙氣將以300M/s迅速擴散至整段母線和開關柜，造成所有一次和二次設備表面的嚴重污染，使得絕緣電阻為零。

  由于開關柜為剛性連接，結構緊湊，空間有限，使得任何方式的清理工作，都將是耗時，費力的。更不用說受損設備的更換了。最為重要的是整段母線的停役，給全廠帶來的經濟損失將是無法估量的。同時要想使設備的絕緣完全恢復到原來的水平幾乎是不可能的。以下為國外的資料介紹的各種燃弧時間下對設備造成的損壞程度：

35 ms沒有顯著的損壞，一般可以在檢驗絕緣電阻后投入使用

100ms損壞較小，在開關柜再次投入運行以前需要進行清潔或可能的某些小的修理

500ms設備損壞很嚴重，在現場的人員也受到嚴重的傷害，必須更換部分設備更換才可以再投入運行。

這里可能需要指出的是，電廠的廠用中壓母線的短路水平，即使是300MW等級的電廠，也達近３０ＫＡ－４０ＫＡ。這對于母線或開關柜內的故障點來說，任何延時的切除，都將是不能容忍的。按照IEC62271-200規(guī)定，開關柜承受內部燃弧時間僅為100ms。任何時間的延長，都將超出開關柜本身的設計承受極限。這與開關的遮斷容量完全不是一個概念。

必要性3：低壓母線故障對變壓器的沖擊嚴重

據有關資料統(tǒng)計，一些地區(qū)的110kV及以上等級的變壓器在遭受穿越故障電流沖擊而直接導致?lián)p壞的事故，約占全部事故的50%以上。與前幾年相比呈大幅上升的趨勢。特別是變壓器低壓側出口（低壓母線）短路時形成的故障一般需要更換繞組， 嚴重時可能要更換全部繞組， 其后果和損失是何等的慘重。 按國際規(guī)定，１１０ＫＶ及以上等級變壓器的熱穩(wěn)定允許時間為２秒；動穩(wěn)定時間為０．２５秒，但實際上，在低壓側出口短路故障，靠過流后備保護切除的動作時間往往在１－２秒以上，遠遠大于變壓器的動穩(wěn)定時間. 所以, 可以說, 目前保護配置的不完善, 是造成變壓器損壞的重要原因. 設備受損與否，或輕重與否，關鍵是能否在第一時間將故障電流切除。

所以，針對國內現有的廠用和配電中壓母線保護配置的現狀，非常有必要增設快速保護。國內一些專家也一直強調裝設專用中低壓母線保護的重要性，用戶也希望可以提供一種造價較低、原理簡單、適用于6－35KV的母線保護，以最大限度減少母線故障對設備的損害，提高供電可靠性。專用母線電弧光保護不僅動作速度快，可靠性高而且與其它專用母線保護相比有價格優(yōu)勢。