金属封闭开关设备,由于设计、制造、安装、操作等错误,都可能引发电弧故障,瞬间大量能量产生,在封闭的空间内,从而导致开关柜爆炸,爆炸引发的冲击波造成结构破坏,更可怕的是随着能量的持续补充,引发的热效应造成的损坏是巨大的,产生的温度高达20000度,使所有的钢板、铜排、电缆等燃烧,随着时间的延长,所有元件相继燃烧,短短一秒内会使设备完全烧损,更有甚者,由于开关柜之间缺乏隔断,隔室相通,电弧受气流作用四处飘散,造成火烧连营,整个开关站受损,短期无法实现恢复送电,经济损失巨大。
金属封闭开关设备,由于设计、制造、安装、操作等错误,都可能引发电弧故障,瞬间大量能量产生,在封闭的空间内,从而导致开关柜爆炸,爆炸引发的冲击波造成结构破坏,更可怕的是随着能量的持续补充,引发的热效应造成的损坏是巨大的,产生的温度高达20000度,使所有的钢板、铜排、电缆等燃烧,随着时间的延长,所有元件相继燃烧,短短一秒内会使设备完全烧损,更有甚者,由于开关柜之间缺乏隔断,隔室相通,电弧受气流作用四处飘散,造成火烧连营,整个开关站受损,短期无法实现恢复送电,经济损失巨大。
内部电弧故障破坏程度随这时间的延长成指数级加大,因此如果能够尽快熄灭电弧就可以使设备得以保全,对于电弧持续时间小于50ms的故障,经过故障原因识别,简单清洁,就可以恢复供电,熄灭电弧的方法有几个,一是切断电源 传统机械操动机构断路器,固有分闸时间就要30ms,传感器保护继电器动作加断路器固有分闸时间一般3~4个周波,能够切断故障电源,也是不错的选择,柜子受损不是非常严重,也可以快速恢复供电。现在有基于电磁斥力机构的超快速断路器,切断电弧故障时间可以在30ms以内,效果非常不错。
切断电源的方法还可以采用限流器,基于爆破原理的电流桥,可以在4ms内切断故障电源,限流器采用电流传感器,判断短路电流上升速率,快速相应,带旁路并联回路限流器,还可以实现一次重复使用,对于电源质量要求高的场合限流器的快速熄弧可以减少电能损失,重复使用可以快速恢复供电。
方法二是把空气电弧转换成固体导电回路的热效应,固体回路热稳定承受力强,UFES就是这种装置,快速短路接地开关,使电弧能量消失,电弧的破坏力消失,基于电磁斥力,真空灭弧将电弧熄灭并转移成固体电流承受的热效应。这种快速接地的时间也极短,基本上在4-8ms以内,然后断路器按正常保护逻辑动作分闸,意味着瞬时电弧产生爆炸的能量减少,开关设备基本上没有破坏,对电网的冲击小。
随着双碳目标的要求深入人心,安全、连续供电是重要一环,可以保证设备运行连续性,数字化互联网稳定的供电,因此开关设备的快速熄弧同样就是低碳的一个具体有效的措施。
1.快速切断故障电源,减少能量损失;
2. 开关柜不被破坏,简单修复快速送电,供电连续性提高,经济效益显著;
3. 人身安全得以保证;
虽然弧光保护的价格有些高,但相对于高昂的开关设备重新安装,停电等造成的巨额经济损失来说,还是非常划得来的。而对于采用限流器,或快速接地装置来说,更快的熄灭电弧能量,意味着人身保护更高,设备不会破坏。