封闭式高压成套开关柜内部引弧试验及防护措施分析

李斌海

广安电气检测中心（广东）有限公司 广东东莞 523000

摘要：电力系统当中，封闭式高压成套开关柜往往应用得相对广泛，如果有电弧故障问题产生，势必会威胁着系统设备总体的运行安全。鉴于此，本文主要探讨对封闭式高压成套开关柜开展内部引弧相关试验与其防护措施，旨在为业内相关人士提供参考。

关键词：开关柜；高压；封闭式；成套；引弧试验；防护措施

前言：

封闭式高压成套开关柜，它属于电能分配过程当中的一类重要装置，它总体质量往往关系着人们日常的工作及其生活，设备内部倘若产生了燃弧故障，则设备运行总体安全及稳定将很难得到保证，还会威胁到周边人员自身的安全。因而，对封闭式高压成套开关柜开展内部引弧相关试验与其防护措施综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、关于故障电弧产生及其危害的阐述

针对封闭式高压成套开关柜而言，其内部产生故障电弧包含着压缩及膨胀、排放及热效应这四个不同阶段。系统短路的实际容量往往决定电弧总体能量。电弧点燃情况下，爆炸之后会产生高温及较大的冲击力，电弧四周压力10毫秒内便可到最大值，温度于5毫秒内便会达最高[1]。封闭成套的整个开关设计当中，如果有电弧产生，则设有减压装置条件之下，如果不能够正常地放出大量的高温气体，设备外壳逐渐破裂，则有毒有害各种残留物、炽热的各种颗粒被快速吹散到所设开关设备的周围，势必会对周围所有人员的生命安全会造成严重威胁，甚至会诱发人员伤亡等严重的事故。

2、试验过程和防护措施

2.1 试验过程

为使电弧效应产生，选取引弧点时就务必要考虑到如下几个部位，即出线的功能单元相应电源侧或负荷侧；成套设备当中电弧效应产生最大压力位置；进线的功能单元相应电源侧或负荷侧；沿主母线位置等。至少选取一个点开展引弧试验，且需尽量选定有较多元器件的隔室，隔室体积相对较小。选取引弧点期间，还应当确保选定极间距离的最大点开展引弧试验，如此一来，所产生电弧总体长度会相对较长；依照着主回路的保护器件相应动作时间，将电弧实际持续时间设定好，开关柜的引弧试验一般持续时间范围是0.1～0.5s，但多数情况下会选取0.3s。完成上述基础准备工作后，便可正式开展试验操作，第一次实施引燃试验过程当中，相同引燃点上面重复开展一次的引燃试验,相同引燃点位置最多需开展2次的引燃试验，持续时间如果未能满足要求，则无需再重复试验[2]。第二次开展试验操作前期，不可实施人为修复操作，开关柜需维持第一次的试验操作损伤状态；倘若多个点开展引燃试验，则应当对开关柜实施修复处理，确保开关柜各项性能完好。对电弧产生具体热效应情况实施判断过程当中，需通过观察内部故障现状，将指示器合理设定好，判断所产生的热效应情况是否会对人身造成一定伤害，对开关柜所在顶部位置可设泄压装置。设定指示器时候，应当确保将其固定至与开关柜相距300mm±5%位置,总体面积可设定为150mm*100mm~150 mm*150mm。

2.2 防护措施

2.2.1 在预防措施方面

一是，结合开关柜具体安装分类和应用环境，合理选取有着优良性能的一些绝缘类型支撑件、元件和导线，对于设备整个主回路的空气净距及其爬电距离，需做好严格把控；二是，对主回路所有元器件内的接线段子，务必要以绝缘隔板予以分隔好；针对完全裸露母线，务必要选取热缩套管将其套好；对母线各个连接部位，务必选取绝缘套将其妥善包裹好，保证所有母线被绝缘或是金属封罩覆盖；三是，充分考虑到开关柜各项的应用条件，对防护等级、通风条件等予以合理设定好。还应当增加对电气回路实际的容量裕度参数关注度，确保开关柜不会较长时间维持超负荷或是满负荷等运行状态之中，确保它的温度始终把控至限定范围，防止绝缘件被击穿或有老化问题产生；四是，由于遭受雷击或操作失误等所致线路有较大电压产生情况下，绝缘件因被击穿出现放电状况，短路后诱发电弧问题，为防止此类问题状况出现，则对过电压的产生几率相对较大一些部位，务必要设好电压抑制专项系统装置；还需积极落实电气、机械各项闭锁措施，对人为性质误操作而诱发电弧故障起到一定预防作用。

2.2.2 在保护措施方面

针对保护措施上，可从主动及被动两方面的保护措施着手，详细如下：一方面，为主动保护。试验柜体总体设计过程当中，借助故障电弧给予相应保护，防止会产生电弧状况。合理选取相应的隔板，便于达到有效隔离的目的。针对开关设备，应当将其分隔成各个功能单元、仪表和母线等，对不同的功能区间务必要积极落实相应分隔处理，有效降低电弧的产生概率；对母线相互间连接件和引出端子等各种元器件，需包裹上绝缘材料；选取比漏电相关指数 (CTI值)较高的各种绝缘材料；确保螺栓的连接件相互间更具接触压力，且螺栓连接的转角、转矩符合实际要求，避免导体接触不良所致产生电弧情况；为确保燃弧隔室总体压力能够降低，则对开关柜当中各隔室处务必设好压力释放专项系统装置。如果压力达到限定数值，则压力释放专项系统装置便会自动打开，释放掉内部压力，防止盖板或门板出现飞落、冲开等事故问题。对柜顶部母线室所在顶盖位置，务必设好压力释放专项系统装置，以此确保主母线和整个分支母线部位的燃弧压力产生几率有所降低；可设母线快切专项保护系统，把隔室弧光、回路电流等检测当成是主要判据，现场检测发现隔室内部弧光信号、回路电流明显异常增加，保护系统便会把故障母线快速切除掉，动作时间仅需花费5～7 ms即可，确保短路电弧产生之后对设备及人身造成伤害能够缩小

[3]；此外，门板或是盖板往往对机械强度方面有较高要求，门板、盖板部分可选取厚度为2mm金属板材料制作。针对较大跨度或面积门板、盖板，则需增设加强筋，也可实行重复折边各项加强措施，尤其应当密切关注铰链及门锁总体机械强度，对于门板位置做好各项密封措施，防止这些故障电弧经由门缝被快速释放出来。而针对门板上面所有元器件、观察窗等部位，务必要开展相应的紧固处理，以免产生较大的电弧压力情况，元器件、观察窗会有严重破碎或是飞脱问题产生，威胁人员安全；如果有散热需要，则对盖板、门板、隔板位置可设通风孔，且还应当设活门自动关闭操作设备。

另外一个方面，则是被动保护。针对因电弧所致短路的电流强度及自身实际持续时间，予以有效限制，便于降低所造成的灾害程度；还可借助限流断路装置或熔断装置等，来限制电流强度；借助防护装置限制电弧实际持续时间，确保电弧所造成各种负面效应得到有效限制；开展样柜设计过程当中，为防止成套的开关设备因产生电弧，严重危害周边人群的生命安全情况的出现，则务必要积极采取各项措施予以阻止和防护。开关柜当中产生的电弧故障中压力突然增大，隔室周边都需要承受更大的压力，这就需对开关柜总体结构予以强化管理及控制，以此达到一定的预防作用。

3、结语

综上所述，封闭式高压成套开关柜具体使用前期，务必要结合开关柜实际应用环节和主接线具体方式等情况，积极落实其内部引弧相关试验操作，并落实好预防电弧问题的各项保护措施，以此确保开关柜总体上可得到有效合理地防护，尽可能地确保设备始终维持安全稳定的运行状态。

参考文献：

[1] 连和，林向宇，赵欢，雷军军.封闭式高压开关柜内接头的电阻检测与发热诊断[J].电世界, 2021, 62(1):24-26.

[2] 刘学刚,张付义,于延凯.一种高压成套开关柜安全防护装置:CN2

02021960012.6[P].2023.

[3] 郑跃斌.浅析10kV高压开关柜故障原因及防范措施[J].科学与信息化, 2021(2):P.123-123.