封閉式低壓成套開關柜內部引弧試驗及防護措施

摘 要隨著當前社會經濟的快速發展，作為電力系統重要組成部分的成套開關設備需求量非常大。在這當中，封閉式低壓成套開關柜作為分配電能的重要設備，在成套開關設備中數量最多，并且得到了廣泛的應用。其質量好壞，對于人們的生活以及工作等會造成直接的影響，尤其是設備內部的燃弧故障，不但會對設備的安全可靠性產生影響，而且會對運行以及維護人員和周邊區域的人員安全有著很重要的影響。因此，本文主要就對封閉式低壓成套開關柜內部引弧試驗及防護措施進行分析和探討。

【關鍵詞】低壓成套開關柜 內部引弧 防護措施

1 內部故障電弧的產生與危害

內部故障電弧的產生主要可以分為四個階段，分別為壓縮、膨脹、排放、熱效應，對于電弧能量其大小主要是由系統短路容量所決定。電弧在點燃之后會產生很大的爆炸沖擊力以及高溫，因此電弧周邊的壓力在電弧產生之后的十毫秒能夠達到最大值，周邊的溫度也能夠在五毫秒后實現最大值。對于封閉成套開關設計其若是產生電弧，其中采用減壓裝置對高溫氣體若不能放出，就會造成外殼破裂，將一些有毒殘留物和熾熱的顆粒物吹散到開關設備的周邊，這樣就會造成其周邊的人員產生人身傷亡。

2 封閉式低壓成套開關柜內部引弧試驗相關分析

2.1 設備防護裝置

開關柜為了實現對設備防護的目的，就需要在對人身防護的基礎上確保引弧區域的電弧在傳播中對其他區域不產生影響，對于引弧區域當中的元件產生損壞是可以允許的。

2.2 引弧點的選用

對于引弧點，其主要有出線功能單元的負荷側、電源側和沿著分支母線和主母線、進線功能單元的負荷側和電源側。在這當中，通常會選取至少一個點實施引弧試驗，并且，在這當中需要選擇間距比較大的點作為引弧點，使得其產生的電弧長度比較長以及能量比較大。

2.3 燃弧持續時間

電弧在燃弧中的持續時間通常根據主回路保護器件之間動作間距時間有效選擇，一般所持續的時間都是在0.1～0.5s。通常，大部分開關柜的引弧試驗其自身的持續時間都需要按照0.3s來選擇。

2.4 試驗

若是在第一次引燃試驗當中，在整個試驗過程中電弧往往維持時間不到一半就熄滅，并且也不會再次引燃，這就需要在同一個引燃點繼續該試驗，若是還是沒有達到相應的持續時間，這就可以不需要進行繼續試驗。對于同一個引燃點最多能夠實施兩次引燃試驗，并且在第二次試驗之前需要保證開關柜沒有損壞，并且不能人為對其實施修福，但是，相對同一個開關柜實施多次試驗時需要在新的試驗點實驗前需要對開關柜進行修復，以此來保證在新的引燃試驗錢開關柜是處于完好的狀態。

3 開關柜內部燃弧防護措施

3.1 預防性措施

（1）需要根據開關柜的安裝分類以及應用環境，來選擇性能良好的絕緣支撐件和導線以及元件等，加強設備內部的主回路的空氣凈距以及爬電距離。

（2）主回路元器件的主要接線段子需要應用絕緣隔板將其分隔，對于裸露的母線在其之上進行熱縮套管的套用，母線之間所連接的部位需要應用絕緣套將其包住，同時對母線需要使其處于金屬或者絕緣封罩當中。

（3）按照開關柜實際的應用條件。對其防護等級以及通風條件實施合理設計，同時對電氣回路的容量裕度加強重視，防止開關柜長時間的在滿負荷或者超負荷的狀態，確保溫度不大于規定值，避免絕緣件產生老化或者被擊穿。

（4）因為操作失誤或者被雷擊造成線路當中產生很大的電壓，這樣就會使得絕緣件被擊穿而放電，以至于造成短路而出現電弧，這就需要在可能會產生過電壓的地方進行電壓抑制裝置的設置。

（5）對電氣以及機械閉鎖措施進行合理的設置，避免由于誤操作而導致內部的故障，尤其是避免帶負荷抽出或插入抽屜單元。

3.2 保護性措施

3.2.1 主動防護措施

在試驗柜體的設計中需要應用故障電弧進行來防護，避免出現電弧。

（1）采用隔板實施隔離，比如，開關設備可以分隔為母線以及功能單元和儀表等，各個功能區間的分隔就可以將電弧產生的可能性降低。

（2）避免電弧的結構設計產生，比如，對母線之間的連接件以及引出端子等元器件需要應用絕緣材料進行包住。

（3）應用相應的比漏電指數（ CTI 值） 比較高的絕緣性材料。

（4）強化螺栓連接件之間的接觸壓力，按照相關規定確保螺栓連接之間的轉角以及轉矩能夠合格，以此來防止由于導體之間的接觸不是很好造成電弧產生。

3.2.2 被動防護措施

（1）對由于電弧造成的短路電流強度和所自身持續的時間進行限制，來對災害的程度進行降低，這主要在供電設計中加強重要，并且也可以采用限流斷路器或者熔斷器對電流強度進行限制，還有采用相應的防護裝置對電弧的持續時間進行限制，以此來最大化的將電弧的負面效應進行有效限制。

（2）在樣柜的設計中需要加強對人身安全防護的重視，為了避免成套開關設備所出現的電弧對于周邊人群產生傷害，就需要采用相應的措施進行阻止，這都是人身防護。開關柜當中產生的電弧故障中壓力突然增大，隔室周邊都需要承受更大的壓力。在斷路器周邊產生的內部電弧故障時往往會對柜體的前后側板以及繼電器隔板等產生影響，若是電纜室當中產生燃弧故障時會對柜體部件為后左右側板、前側隔板、柜體后門等產生影響，若是主母線室產生這種故障時會對柜體部件為后左右側板以及前側隔板和泄壓通道蓋板等產生影響。在這當中相應的開關柜就需要按照對其所產生影響的對象實施有針對性的對結構強化，以此來有效預防。

4 結語

總之，在應用當中需要按照開關柜的應用環境以及主接線方式和應用規模對防護措施有效應用，但是，為了能夠將開關柜內部燃弧所產生的故障消除，還有對電弧所產生的人身傷害降低，不但需要對開關柜合理防護，還需要加強對人員的有效培訓，同時在此基礎傷害做好相關的維護措施，這樣才能夠保證設備安全以及穩定有效運行。

參考文獻

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[2]王小川，胡彥雪，李石頭.低壓成套開關設備型式試驗的問題及改進方法[J].硅谷，2014（22）：226-227.

作者簡介

羅華，大學本科學歷。現為海南金盤電氣有限公司中級電氣工程師。專業為電氣工程及其自動化。

作者單位

海南金盤電氣有限公司 海南省海口市 570100endprint