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
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
(图片来自网络)
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85ms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。
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。