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电弧光产生的原因及危害
来源: | 作者:西安赛尔电力 | 发布时间: 2022-04-13 | 323 次浏览 | 分享到:

电弧故障产生的原因

引起开关柜内部电弧短路故障的主要原因有:

(1)开关柜使用的导电体性能不良。

(2)元件损坏,开关柜内部元件(或零部件)因未得到良好的维修和保养而损坏。

(3)绝缘材料损坏, 主要有绝缘材料缺陷(如裂痕),投运年限长久的开关柜因绝缘件老化,造成绝缘损坏导致故障。绝缘材料不满足加强绝缘要求,绝缘爬距不足,潮湿、多灰尘污染环境使用等,导致绝缘故障。

(4)人或者动物误入,如小动物进入开关柜内部,接触到带电体导致故障。

(5)施工(维修)人员将工(器)具遗忘或误放在开关柜内,导致故障。

(6)操作过程的失误,如未按正确程序停电、验电、接地操作,走错间隔等。

(7)单相接地、谐振、雷电等造成的系统过电压。

(8) 电网结构的改变,如系统容量的增加,电缆应用增多等。

1.2 6-35kV开关柜电弧故障的危害

开关柜内电弧短路故障的危害主要造成开关设备及邻近配电设备的损坏和对现场工作人员的伤害。

(1)中压开关柜电弧短路故障对设备的危害当中压开关柜发生电弧故障时, 瞬时功率可达40MW,电弧内部温度可达10,000-20,000 °C,电弧甚至可以通过绝缘物体传播,不 仅引起绝缘物质燃烧,而且可以引起金属熔化飞溅,构成引发火灾的火源。在高能电弧及故障电流长时间的作用下,开关柜自身会损毁,变压器会受到严重冲击或损坏 ,由于故障往往未得到及时切除,发展为中压母线故障,其危害是非常严重的,可能导致“火烧连

营”多组开关柜同时烧毁。巨大的母线短路冲击电流造成主变压器损坏也有发生,甚至造成发电厂厂用电瓦解、重要用户停电。

(2)中压开关柜电弧短路故障对人的危害当开关柜发生内部电弧故障时,对附近的工作人员危险性很大。电弧爆炸散发出大量的热辐射和飞溅的熔化金属,造成的严重的伤害;弧光的光强约9000LUX,而人眼感受到的大光强约300LUX,很容易使人的眼睛刺伤,暂时性失明;电弧爆炸火灾产生的巨大的声响,对人的听觉造成伤害,可能引起休克;电弧火灾产生臭氧、氮氧化物等有毒气体伤害呼吸系统,可能引起窒息。

2 电弧故障的特性及传统保护的局限性

(1)根据国内外试验研究,燃弧时间与造成开关柜损坏程度关系如下:

1)燃弧时间<35ms,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。

2)燃弧时间<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人运行。

3 )燃弧时间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。

可见从保护开关柜,减小设备损坏考虑,保护动作切除故障时间应小于100ms。

(2)传统保护及其局限性。

目前普遍采用的中压开关柜母线保护方案包括以下3种:

1)变压器后备过流保护方案。这是目前国内应用开关柜母线保护方案,由于考虑到与馈线和母线分段开关的阶梯时差配合原则,以致到进线开关时延已达1.0s~1.4s,甚至更长 [2] 。 显然,不满足快速切除故障要求。

2)馈线速断保护闭锁的变压器后备过流保护,保护动作时间为300-400ms,仍不满足100ms内切除故障要求。

3)高阻抗母线保护方案,保护动作时间为一般为35-60ms。因成本技术原因,不适合中压系统使用。可见目前的传统保护,不能满足100ms内快速切除电弧故障的要求。

(3)另一方面,虽然国家标准GB3906-2006和国家电网公司设备招标技术要求规定开关柜内部燃弧试验持续时间不小于0.5s,由于电力设备制造行业过度竞争,产品价格低廉,当燃弧时间由0.1s提供到0.5s,成本需大幅提高。另外,现场事故已经暴露了开关柜在内部故障方面的实际性能。一般厂家提供的运行设备还达不到型式试验柜的标准,所以仅靠开关柜自身难以抵抗燃弧故障破坏。

可见,目前解决电弧光危害的方法,是在规定时间内快速切断故障电源。在开关柜内加装弧光保护装置,当柜内有微小弧光时,迅速切断进线电源,使故障尽早发现,将故障限定在小范围内,尽可能减小损失。


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