10kV開關柜計量手車時電弧現象研究

林芳強

摘 要：10kV開關柜計量手車時電弧現象的出現往往會導致內部電弧故障的產生。故通過研究這一現象就有助于解決故障的出現。文章從闡述10kV開關柜計量手車時電弧現象入手，對于10kV開關柜計量手車時電弧現象控制措施進行了分析。

關鍵詞：10kV開關柜；手車式開關柜；電弧現象

中圖分類號：TH16 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0037-02

10kV開關柜計量手車時電弧現象的研究是一個逐步發展、進化的過程。在這一過程中通過對分析10kV開關柜計量手車電弧保護現象的原理，就可以以此為基礎分析出故障產生的原因，最終能夠為減少故障出現的概率并降低故障的影響起到良好的作用。

1 10kV開關柜計量手車電弧現象簡析

10kV開關柜計量手車電弧現象包括多方面的內容，以下從產生原因、發展過程、主要危害、故障處理等方面出發，對10kV開關柜計量手車電弧現象進行了分析。

1.1 產生原因

10kV開關柜計量手車電弧現象的產生原因有很多。眾所周知在10kV開關柜應用的過程中內部的電弧故障屬于一種較為嚴重的故障，這一故障的存在將會極大程度上影響到開關設備的安全，并且在部分情況下還會威脅到操作人員的人身安全。其次，能夠引起開關柜內部電弧故障的原因，通常包括了用戶維護不當以及潛在的誤操作，并且還因為開關柜結構設計不合理和制造質量低下所導致。與此同時，10kV開關柜計量手車電弧現象的出現也與絕緣材料的老化和高溫、潮濕、污穢、化學侵蝕等惡劣的運行條件有著直接的聯系，故只有解決上述問題才能夠從根源上減少10kV開關柜計量手車電弧現象出現的概率。[1]

1.2 發展過程

10kV開關柜計量手車電弧故障的出現是分階段的。通常來說10kV開關柜的內部電弧故障出現過程是循序漸進的，既第1階段中的氣體壓縮階段里，當開關柜的內部出現嚴重的電弧故障時，則其電弧發生點的溫度實際上可以到達10，000度左右。其結果就是故障電弧導致設備內溫度上升且部分情況下會產生動態壓力波，大概持續時間為5～15ms。在這之后，當進入氣體膨脹階段時，這一階段的持續時間約5～15ms，在該階段內會因為燃弧區和周圍空氣之間存在壓力差而開始產生氣流。接下來的輻射排放階段中由于電弧能量繼續輸入燃弧點，會導致產生空氣流和微粒流。且因為這種強力高速氣流的熱量會對外部產生直接的影響，且因為電弧燃燒時釋放的巨大的能量往往會導致銅排、鋼板等器件氣化，且嚴重情況下產生的爆破壓力將造成開關柜柜體出現較為嚴重的變形。[2]

1.3 主要危害

10kV開關柜計量手車電弧現象造成的故障會引起極大的危害。10kV開關柜計量手車電弧故障往往會導致設備和附近的設備使用人員的安全無法受到全面的保證。其次，因為現有開關柜母線故障廣泛采用變壓器后備過流進行保護，在這一過程中如果考慮到與饋線和母線分段開關的配合則意味著保護跳閘時間一般整定為1.0-1.4秒。但是因為其動作時間過長，則很難有效的避免內部的電弧故障。在這一過程中工作人員需要迅速的將故障電弧熄滅來將開關柜的危害降到最低，最終能夠起到保護開關柜和迅速抑制故障電弧，以及降低電弧故障所造成破壞的效果。[3]

1.4 故障處理

10kV開關柜計量手車電弧現象的故障處理是一項系統性的工作。現有一種手推車開關柜的弧形保護裝置。弧故障5毫秒后，電弧故障可以迅速、積極切除的內弧保護裝置。該裝置采用過弧檢測和過流雙標準原理。原理簡單，對變電站設備無特殊要求，可靠性高，速度快，適應多種操作和保護方式，不需要不同的運行方式優勢。與傳統的保護相比，在手車開關柜中的電弧保護裝置的配置可以快速檢測內部電弧故障，并迅速抑制故障電弧，減少電弧故障造成的損害。在柜內壓力和溫度急劇上升之前可以故障電弧熄滅，短路電流被切斷，最終能夠顯著的減少損失。

2 10kV開關柜計量手車電弧現象控制措施

10kV開關柜計量手車電弧現象控制措施應當具有全面性，以下從采用雙重判據方式、電弧故障保護措施、合理控制電壓電流、減少設備裝置損害等方面出發，對于10kV開關柜計量手車電弧現象控制措施進行了分析。

2.1 采用雙重判據方式

10kV開關柜計量手車電弧現象控制的第一步是采用雙重判據方式。工作人員在采用雙重判據方式的過程中首先應當通過使用電弧檢測探頭來判斷出光線強度，并且以此為基礎來進一步的識別開關柜內是否有內部電弧產生。其次，工作人員在采用雙重判據方式的過程中還應當細致的判斷故障時候是否有過電流發生，從而能夠在避免內部電弧故障出現的同時來使得設備能夠具有更強的抗電磁干擾特性。與此同時，工作人員在采用雙重判據方式的過程中還應當確保電弧檢測裝置是采集同一個開關柜母線上若干個由內部電弧檢測探頭的，這可以起到良好的保護開關柜母線的效果。

2.2 電弧故障保護措施

10kV開關柜計量手車時電弧現象控制離不開電弧故障保護措施的支持。工作人員在采用電弧故障保護措施的過程中首先應當通過手車搖把驅動手車絲桿機構，然后通過將手車從開關柜試驗位置推到工作位置來促使熄弧手車投入運行，最終能夠起到對開關柜內部電弧故障的保護作用。其次，工作人員在采用電弧故障保護措施的過程中還應當采用真空滅弧室與氣體發生器驅動機構相結合，從而能夠在收到電弧檢測裝置發出的動作信號后將真空滅弧室的接地的動觸頭驅動到帶電的靜觸頭上，最終能夠確保一次母線能夠與地保持可靠的連接。（如圖2）

2.3 合理控制電壓電流

10kV開關柜計量手車電弧現象控制需要合理的控制好電流電壓。工作人員在合理控制電壓電流的過程中首先應當考慮到故障電流流向接地母線時，主母線上的電壓將會急劇的下降。因此這意味著在開關柜故障電弧發生處，因為電弧弧壓降低則會在很大程度上導致故障電弧迅速熄滅，最終能夠起到預期的保護作用。其次，工作人員在合理控制電壓電流的過程中，還應當通過將開關柜進線跳閘來切除電源回路，最終能夠使得保護裝置可以具有方便檢修和維護的優越性。與此同時，工作人員在合理控制電壓電流的過程中，還應當在例行檢修過程中將內部電弧保護手車抽出開關柜，然后才能夠進行檢修和試驗，最終可以起到有效減少安裝和維護困難的效果。

2.4 減少設備裝置損害

10kV開關柜計量手車電弧現象控制需要著眼于減少設備裝置的損害。工作人員在減少設備裝置損害的過程中，首先應當將手車從工作位置搖到試驗位置，然后在此基礎上將手車抽出開關柜，最終可以做到對于熄弧元件進行更換并重新投入運行的效果。其次，工作人員在減少設備裝置損害的過程中，應當通過安裝手車式開關柜內部電弧保護裝置來更加主動的將故障所在的母線進行金屬性接地，可以起到熄滅故障電弧和避免故障擴大以及保護人員、設備安全的效果。

3 結束語

10kV開關柜計量手車電弧現象的研究讓工作人員能夠對于內部電弧保護裝置的應用優勢有著更加透徹的理解，從而能夠在此基礎上對于手車式開關柜內部電弧保護裝置的優化與改良也起到了重要的正面作用。

參考文獻：

[1]姚淑娜，宗廣志.光纖技術在開關配電設備中的應用[J].北京聯合大學學報，2014，1（01）：15-17.

[2]張賓，李月，盧金.Lyapunov特性指數用于混沌判據[J].吉林大學學報（信息科學版），2014，2（02）：93-95.

[3]李達義，陳喬夫，賈正春.基于Matlab中FFT函數的電力諧波分析方法[J].電測與儀表，2012，3（07）：56-58.