方 怡

0 引言

电气化铁路牵引变电所运行状态将直接影响铁路运输的安全稳定。母线是牵引变电所中的一个重要组成部分。由于国内高速客运专线牵引供电系统普遍采用成套开关柜形式，开关柜的尺寸和绝缘裕度较小，再加上铁路现场环境较差，由电弧短路引起开关柜的故障率很高，一旦发生故障将造成27.5 kV母线损坏，直接影响铁路的运营。因此设置相应的快速母线保护装置十分重要。但是，按照国内现行的继电保护设计标准，在中压母线系统一般不配置专用的快速母线保护，而是依靠上一级元件的后备过流保护来切除母线短路故障，这样将导致故障切除时间延长，加大设备的损伤程度[1]。因此，为了保证牵引供电系统的安全运行，27.5 kV开关柜需配置专用的母线保护装置。

1 电弧短路故障

造成开关柜弧光短路的原因有载流回路故障，绝缘故障，外来物体，人为因素和系统因素等。

1.1 电弧短路的特点及其危害

开关柜内电弧连续燃烧，将产生大量高温金属气体，逐渐发展成为两相短路，并最终过渡到三相短路，即所谓电弧短路故障。电弧短路有别于“金属性”短路，是一种随机物理现象。在开关柜中，开关设备发生短路故障产生的电弧快速释放能量使开关设备中的压力和温度迅速增大，电弧一旦点燃，周围的空气就立刻电离，产生强大的爆炸性压力和高温，如不及时切除，将造成以下几个方面的重大损害：

（1）电缆包覆层着火，引起金属（铜排、铝排）熔毁、气化，并产生大量有毒碳黑烟气，造成设备表面严重污染，绝缘电阻降为零，造成火灾、爆炸等。……