开关柜内电弧故障危害及防范措施有哪些「故障电弧方案」

今天带来开关柜内电弧故障危害及防范措施有哪些「故障电弧方案」，关于开关柜内电弧故障危害及防范措施有哪些「故障电弧方案」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

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开关柜内电弧的危害

开关柜内短路故障电弧，对设备及人身安全均造成严重威胁。开关柜内发生电弧光故障，会引起压力和温度的迅速增加，产生如下主要危害：

电弧光中心温度约为10000~20000°C，导致柜内铜排、铝排及其它设备熔毁气化

高温致电缆熔毁，电缆护套着火

弧光冲击波导致开关设备剧烈振动，使固定元件松脱

弧光冲击波以300m/s的速度传播，造成临近设备破坏

燃烧产生的有毒气体被人吸入会产生生命危险

弧光的光强约9000LUX，而人眼感受到光强约300LUX，使人的眼睛刺伤，暂时性失明

开关柜内弧光故障，对变压器而言是出口短路，容易造成变压器绕组变形

电弧的声音强度高达160db，爆破音损伤听觉系统，甚至引起休克

爆炸碎片飞射，造成人员伤亡

开关柜柜内弧光持续时间长，会造成开关柜火烧连营

柜内电弧故障危害的防护

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为了尽量降低开关柜内电弧故障造成的危害，目前主要有三种措施手段。一是主动防护，比如运检人员作业时穿戴专用的弧光防护装备。二是提高开关柜内燃弧能力，开关柜应选用IAC级（内部故障级别）产品，且均通过相应内部燃弧试验；燃弧时间应不小于0.5s，试验电流为额定短时耐受电流。三是，限制燃弧时间，尽快地切除故障电弧。

燃弧能力的提升，对制造方而言是制造成本的显著升高。因此，很多事故暴露出开关柜实际性能达不到型式试验柜的标准，难以普遍地实现抵抗燃弧故障破坏。

开关柜内弧光故障造成的危害，故障电流大小、发生位置和持续时间是决定破坏性大小的三个关键因素。其中电流大小、发生位置，对于具体的设备而言是不可控的，而持续时间则是可以控制的。

根据统计资料，燃弧时间和破坏结果之间关系如下表。

燃弧时间

破坏情况

处理需求

小于35

ms

无显著损坏

开关柜经绝缘检测试验合格后一般可以投人使用

小于100ms

损坏较小

开关柜经内部清洁，简单维修，检验合格后可以再次投入运行。

500ms

损坏严重

开关柜更换部件大修，重新使用前需经全部试验合格，严重的开关柜报废更换设备。

下图是电弧作用下，各种材料损坏所对应的时间。在给定具体设备的前提下，一般认为电弧切除时间小于35ms时，基本能够保障设备不受损。为了保证设备损坏在可接受的范围内，且最大程度的保护人身安全，电弧的切除时间一般认为应该控制在100ms以内。

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几种继电保护配置方案

切除故障需要继电保护装置和断路器配合工作实现。断路器的动作时间是固定的，因此切除电弧的时间实际上是由继电保护动作时间决定的。

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开关柜出线保护

一般配置过电流保护，当开关柜内电流互感器以下发生电弧故障时，可以通过过流、速断保护动作切除故障。其速断保护动作时间可设置为零秒，因此具备100ms内切除电弧的能力。但如上图所示的开关柜中，如果电缆仓位置发生电弧故障，很大概率上会因为电弧、金属飞溅等原因造成开关仓、母线仓发生继发故障，从而使出线保护失效。

变压器后备保护

当故障发生在开关室、母线室的时候，原则上是由变压器后备保护动作切除故障。但变压器后备保护要和出线等保护进行配合，其动作时间一般会大于0.5秒，甚至达到1.5秒，因此不具备快速切除故障电弧的可能。

母线保护

母线保护可以实现母线仓内、开关仓内短路的快速切除。但如果故障波及到了电缆仓，或者是电弧跨接了电流互感器，可能会造成继电保护拒动。同时由于接线较复杂、成本较高等原因，开关柜一般不配置母线保护。

另外，传统上对35kV以下电压等级，电网稳定性等方面的因素考虑很少，因此《电力装置的继电保护和自动装置的设计规范》在这个电压等级，一般不配置母线保护。

弧光保护

坦白的讲，弧光保护我也是关注这篇主题的时候，看到的资料，确实是孤陋寡闻了。

弧光保护的原理很简单，就是在开关柜内布置弧光传感器，判断柜内发生了电弧故障。同时配置电流元件，实现对弧光传感器判别的闭锁。弧光传感器判断发生了电弧，电流元件判断出现了过流，两个条件构成与的关系，驱动保护动作。

感觉弧光保护在电网中应用的较少，因为以10kV为代表的母线设备及相应的开关柜设备故障对电网的影响较小，因此对速动要求不高。目前弧光保护更多的应用在发电厂和电力用户的设备中。

实际工作中，10-35kV开关柜发生柜内故障，造成设备损坏甚至人身伤害的案例层出不穷，反映出我们在设备制造、保护配置、人身防护等方面还有很多事情需要做。

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