開關柜內(nèi)電弧的危害

開關柜內(nèi)短路故障電弧,，對設備及人身安全均造成嚴重威脅,。開關柜內(nèi)發(fā)生電弧光故障,，會引起壓力和溫度的迅速增加,，產(chǎn)生如下主要危害：

柜內(nèi)電弧故障危害的防護

為了盡量降低開關柜內(nèi)電弧故障造成的危害,，目前主要有三種措施手段。一是主動防護,，比如運檢人員作業(yè)時穿戴專用的弧光防護裝備,。二是提高開關柜內(nèi)燃弧能力，開關柜應選用IAC級（內(nèi)部故障級別）產(chǎn)品,，且均通過相應內(nèi)部燃弧試驗,；燃弧時間應不小于0.5s，試驗電流為額定短時耐受電流,。三是,，限制燃弧時間，盡快地切除故障電弧,。

燃弧能力的提升,，對制造方而言是制造成本的顯著升高。因此，很多事故暴露出開關柜實際性能達不到型式試驗柜的標準,，難以普遍地實現(xiàn)抵抗燃弧故障破壞,。

開關柜內(nèi)弧光故障造成的危害，故障電流大小,、發(fā)生位置和持續(xù)時間是決定破壞性大小的三個關鍵因素,。其中電流大小、發(fā)生位置,，對于具體的設備而言是不可控的,，而持續(xù)時間則是可以控制的。

根據(jù)統(tǒng)計資料,，燃弧時間和破壞結果之間關系如下表：

下圖是電弧作用下,，各種材料損壞所對應的時間。在給定具體設備的前提下,，一般認為電弧切除時間小于85ms時,，基本能夠保障設備不受損,。為了保證設備損壞在可接受的范圍內(nèi),，且最大程度的保護人身安全，電弧的切除時間一般認為應該控制在100ms以內(nèi),。

幾種繼電保護配置方案

切除故障需要繼電保護裝置和斷路器配合工作實現(xiàn),。斷路器的動作時間是固定的，因此切除電弧的時間實際上是由繼電保護動作時間決定的,。

開關柜出線保護

一般配置過電流保護,，當開關柜內(nèi)電流互感器以下發(fā)生電弧故障時，可以通過過流,、速斷保護動作切除故障,。其速斷保護動作時間可設置為零秒，因此具備100ms內(nèi)切除電弧的能力,。但如上圖所示的開關柜中,，如果電纜倉位置發(fā)生電弧故障，很大概率上會因為電弧,、金屬飛濺等原因造成開關倉,、母線倉發(fā)生繼發(fā)故障，從而使出線保護失效。

變壓器后備保護

當故障發(fā)生在開關室,、母線室的時候,，原則上是由變壓器后備保護動作切除故障?！〉儔浩骱髠浔Ｗo要和出線等保護進行配合,，其動作時間一般會大于0.5秒，甚至達到1.5秒,，因此不具備快速切除故障電弧的可能,。

母線保護

母線保護可以實現(xiàn)母線倉內(nèi)、開關倉內(nèi)短路的快速切除,。但如果故障波及到了電纜倉,，或者是電弧跨接了電流互感器，可能會造成繼電保護拒動,。同時由于接線較復雜,、成本較高等原因，開關柜一般不配置母線保護,。

另外,，傳統(tǒng)上對35kV以下電壓等級，電網(wǎng)穩(wěn)定性等方面的因素考慮很少,，因此《電力裝置的繼電保護和自動裝置的設計規(guī)范》在這個電壓等級,，一般不配置母線保護。

弧光保護

弧光保護的原理就是在開關柜內(nèi)布置弧光傳感器,，判斷柜內(nèi)發(fā)生了電弧故障,。同時配置電流元件，實現(xiàn)對弧光傳感器判別的閉鎖,?；」鈧鞲衅髋袛喟l(fā)生了電弧，電流元件判斷出現(xiàn)了過流,，兩個條件構成與的關系,，驅(qū)動保護動作。

弧光保護在電網(wǎng)中應用的較少,，因為以10kV為代表的母線設備及相應的開關柜設備故障對電網(wǎng)的影響較小,，因此對速動要求不高。目前弧光保護更多的應用在發(fā)電廠和電力用戶的設備中,。

實際工作中,，10-35kV開關柜發(fā)生柜內(nèi)故障，造成設備損壞甚至人身傷害的案例層出不窮,，反映出我們在設備制造,、保護配置,、人身防護等方面還有很多事情需要做。