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高压开关柜防止内部电弧故障发生的方法?

来源:湖南聚信   发布时间:2021-10-16  点击量:

开关柜故障

高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用,电压等级在3.6kV~550kV的电器产品,主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器,高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分,在整个电力工业中占有非常重要的地位。

在当今高压开关设备的开发过程中,人身安全须摆在首位。内部电弧故障事故时有发生。它一旦发生,电弧周围压力增强,并引起柜体内和空气中的温度急剧升高,将对人身及设备造成极大的危害。
一.内部电弧故障
由于金属封闭开关设备的缺陷或异常的环境和工作条件导致绝缘性能劣化,也可能出于工作人员误操作等原因,都可能在箱体内由于气体间隙击穿而引燃电弧,这种故障称为金属封闭开关设备的内部电弧故障。这种故障是非常严重的,这是因为:
(1)电弧是质量极轻的等离子体,在电动力和热气的作用下,可在柜内高速移动,弧根可沿导体跳动及转移.因此电弧故障范围广并能迅速转移扩大。在最严重时,可将一组并列的金属封闭开关设备完全烧毁,造成大面积长期断电。这种事故被国内称为“火烧连营”,可以认为是最严重的一种配电设备事故。
(2)电弧是强功率、高温度(大气中电弧可达10000℃范围),破坏力极强,任何气体和固体材料都不能耐受电弧烧灼。在此情况下,金属会熔化、蒸发,零件表面严重变形、变色,绝缘材料气化,分解出有毒及腐蚀性气体,绝缘零件也会严重烧毁等,从而造成严重损坏。在一个40kA、1s的内部电弧故障实验中,得出电弧能量为38MJ,平均功率高达38MW之巨,足见其破坏能力之强。
(3)强功率、高温度的电弧会使柜内气体升温,也会使绝缘材料、金属材料气化,这些现象会造成隔室内、柜内压力骤升,会造成隔室或柜体的隔扳、盖板、门板、观察窗以及螺栓、绞链变形、损坏或使内部零部件飞出。最严重时,当面板因强度不足而破坏时,有可能危急人员的安全。
内部故障如发生在断路器下端与下出线之间,则可以由本柜内断路器开断这一内部故障。如发生在断路器与进线之间,则需上一级断路器开断才能清除故障。因此,这类故障存在时间会较长,后果更为严重。
 
二.制造厂商应采取多种措施以防止出现内部电弧故障。主要防范措施有:
(1)保证绝缘系统在规定位用的环境中和工作条件厂可靠工作;
(2)保证温升不超过规定值;
(3)有各种必需的连锁以防止误操作;
(4)有观察孔、观察窗以防止误操作;
(5)在需要时,可设置在线监测与故障诊断装冒并与断路器相连。
 
三.运行单位也应采取多种措施以防止出现内部电弧故障.主要措施有:
(1)根据情况需要及时检查及清扫绝缘结构;
(2)避免柜内过热;
(3)避免误操作。
金属封闭开关设备出现内部故障时,制造厂商应保证:
(1)柜体近旁的人员不受伤害;
(2)故障不波及本柜体及其他隔空及附近柜体,使故障及其严重损害局限于最小范围;
(3)不造成周围器件、设备损坏。
 
四.对金属封闭开关设备而言,具体的保证条件是:
(1)柜体的板、盖等不能飞开。面板及其固定件要有足够强度。除了选择合适材料及板的厚度外,还可以采取加筋或折棱等措施。在出现内部电弧故障时,柜体可以出现永久变形,如后板可以有变形,这也可以使应力变缓。出现内部故障后,该柜体应即不允许再用。
(2)为避免内部压力过大,在金属封闭外关设备顶部和一些隔空上常设有在正常情况下关闭的压力释放装置。当内部压力超过一定值时,压力释放装置的排气口被打开,使柜内压力限在一定的安全值之下。排气门质量要轻,以便迅速动作。
(3)隔室的通风孔可设计为当邻室发生内部电弧故障时能自动封闭,以免受故障的影响。
(4)不能有危险的部件飞散。如排气门应用铰链固定,以防止动作时被吹飞。
(5)不能使周围易燃物品燃烧,为此在排气口处宜过滤掉炽热的微粒。
(6)二次线路宜放置在安全部位,以防止损坏。
(7)柜体之间如能不完全靠紧而保有一定缝隙,可以防止内部故障柜侧面板烧穿时,不会影响相邻的柜体。
(8)装设可将排出的气体及颗粒排放到建筑物外的排气通道。
 
五.抗内部电弧故障技术
在设计开发金属封闭开关设备时必须考虑抗内部电弧故障技术。总起说来,可归纳为以下几点:
(1)加强在各种环境条件下,特别在高温、高湿度和灰尘、污染条件下绝缘结构的可靠性。
(2)加强柜体特别是前面板、前门和观察窗的强度,以绝对保证发生内部故障时工作人员的安全。采用高强度、足够数量的连接件(包括螺栓、螺母和铰链)等。
(3)加强柜体和隔室的密封,防止故障波及邻近单元。
(4)装设有效的排气装置。
(5)在需要时,可以装设内部电弧监测装置。在监测到电弧时,快速发出开断断路器信号,缩短故障电弧持续时间。
(6)按标准规定,进行内部故障试验。

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