中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧防護(hù)措施

徐翠麗

摘 要：第二次工業(yè)革命之后，電成為各國主要?jiǎng)恿υ慈?。然而在市場?jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的過程中，因中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障問題而引發(fā)不少危害人民群眾生命健康安全的意外事故，避免內(nèi)部故障問題并加強(qiáng)電弧防護(hù)工作成為當(dāng)務(wù)之急?；诖?，本文首先簡單介紹了中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧存在的危害，隨后給出中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障的分析方法及部分故障電弧的防護(hù)措施，以此來供相關(guān)人士進(jìn)行交流參考。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜;內(nèi)部故障;電弧防護(hù)措施

0 引言

社會(huì)與國家在進(jìn)步，發(fā)展離不開建設(shè)更離不開電力系統(tǒng)的支持。經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的深度與廣度在不斷增大，中壓開關(guān)柜是我國電力系統(tǒng)的核心部分，但其改進(jìn)速度遠(yuǎn)滯后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，因此在生產(chǎn)過程中較容易出現(xiàn)中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障問題。我國相關(guān)電力部門人員應(yīng)當(dāng)重視中壓開關(guān)柜的內(nèi)部問題，從源頭上出發(fā)避免故障電弧帶來的危害，促進(jìn)有關(guān)行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

1 中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧存在的危害

開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中必不可少的構(gòu)件之一，也是容易出現(xiàn)故障的主要構(gòu)件。從電力學(xué)的角度分析，當(dāng)電力系統(tǒng)的內(nèi)部電弧出現(xiàn)故障時(shí)，電壓與電流會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度的變動(dòng)，一般情況下故障電弧電流及電壓的波形會(huì)變?yōu)檎遗c斜頂梯形波。不僅如此，電弧出現(xiàn)故障后，電力系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)短路的情況，電流短時(shí)間內(nèi)激增，電壓頂部隨之傾斜。從能量守恒的角度分析，短時(shí)間內(nèi)電壓迅速增多會(huì)導(dǎo)致電能轉(zhuǎn)化成為內(nèi)能，且轉(zhuǎn)化率較高。電力系統(tǒng)內(nèi)部是一個(gè)相對封閉的空間環(huán)境，電弧能量難以及時(shí)釋放，因此較易出現(xiàn)氣體爆炸的故障現(xiàn)象。開關(guān)柜質(zhì)量不達(dá)標(biāo)會(huì)造成柜門承受不住爆炸力度，最后柜內(nèi)原件破壞，周圍工作人員的生命安全受到威脅。電弧故障導(dǎo)致的開關(guān)柜爆炸是電力系統(tǒng)常出現(xiàn)的安全事故，事故本身不但導(dǎo)致區(qū)域范圍內(nèi)停電現(xiàn)象，影響人民群眾的生產(chǎn)和生活，而且對工作人員的生命造成較大的威脅。

2 中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障分析的方法

（1）電路敲擊法。電路敲擊法是當(dāng)前我國電力企業(yè)常用的檢驗(yàn)故障方式之一，例如天津市電力公司的工作人員就經(jīng)常使用這種方法來校驗(yàn)設(shè)備，及時(shí)篩查設(shè)備安全。電路敲擊法最突出的特點(diǎn)就是操作步驟簡單且能夠帶電檢驗(yàn)，工作人員無需斷電就能分析出設(shè)備內(nèi)部電弧的安全性。在檢驗(yàn)過程中，工作人員只需要選擇一些橡皮材質(zhì)的棒狀材料敲擊工作設(shè)備的原件，橡皮材質(zhì)可以避免漏電的危險(xiǎn)現(xiàn)象。當(dāng)電路內(nèi)部系統(tǒng)、電弧存在故障，橡皮物件敲擊后設(shè)備反應(yīng)明顯。天津電力公司的工作人員借助這個(gè)簡單的步驟降低了故障篩查的時(shí)間，提升工作效率[1]。

（2）故障排除法。故障排除法是邏輯學(xué)原理應(yīng)用的主要方式之一，原理較為清晰，即電力監(jiān)察工作者從儀器設(shè)備出發(fā)，發(fā)現(xiàn)問題設(shè)備后對設(shè)備展開逐級分析，從外到內(nèi)、由表及里、從源頭到各部分地分析出故障根源地。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國不少電力企業(yè)都選擇這種措施來查處故障設(shè)備，在降低工作難度的同時(shí)提高工作績效。與此同時(shí)，在故障排除法的基礎(chǔ)上，部門電力企業(yè)也會(huì)選擇逆推的邏輯學(xué)原理分析故障設(shè)備、故障電源問題，電弧故障防護(hù)工作正逐步推廣[2]。

（3）圖形分析法。圖形分析法監(jiān)察人員借助設(shè)計(jì)圖紙分析電力內(nèi)部控制體系、設(shè)備原件構(gòu)成分析電力的一種措施，這種方法需要工作人員具有較強(qiáng)的試圖、讀圖能力、較強(qiáng)的專業(yè)素質(zhì)與思考能力。不僅如此，借助圖形分析法來檢驗(yàn)開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧的工作人員必須及時(shí)根據(jù)電氣設(shè)備情況描畫出設(shè)備接線圖與原理圖，借助圖形之間的聯(lián)系分析故障根源，并找到相應(yīng)的最佳解決方式。雖然這種方式的難度較高，復(fù)雜度較大，但能夠從根本上更為準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的問題根源，解決措施也更精準(zhǔn)有效，國家電網(wǎng)的工作人員就經(jīng)常使用這種分析故障的措施，因此其故障解決速度雖不是最快，但可以減少同種故障發(fā)生的次數(shù)。

3 中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧的防護(hù)措施

（1）增強(qiáng)對系統(tǒng)的檢修。中壓開關(guān)柜發(fā)生故障的原因有很多，一般情況下幾種故障同時(shí)發(fā)生，累積而成電弧混亂。所以在實(shí)際操作的過程中，加強(qiáng)對系統(tǒng)的檢修可以從根本上降低故障發(fā)生的次數(shù)，華北電網(wǎng)有限公司就是一個(gè)很典型的案例。這所企業(yè)在電力系統(tǒng)維修上花費(fèi)較大的時(shí)間與金錢投入，例如企業(yè)質(zhì)檢人員采用電流保護(hù)、低壓保護(hù)與斷相保護(hù)等措施構(gòu)成系統(tǒng)檢修的主要內(nèi)容。工作人員以電氣系統(tǒng)質(zhì)量為根本，以電力設(shè)備發(fā)展為依據(jù)而選擇適合這兩者的檢修方式。檢修方式正確、檢修次數(shù)夠多、檢修時(shí)間較長共同形成了檢修效果明顯的良性結(jié)果。華北電網(wǎng)有限公司因?yàn)闃O重視電網(wǎng)檢修工作而降低電弧故障的概率，不僅如此，故障概率減少使得維修與保護(hù)的費(fèi)用降低，給企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。成本低口碑高。工作效率高讓這所企業(yè)的內(nèi)部核心競爭力大幅度提升，企業(yè)在市場上的優(yōu)勢明顯最終穩(wěn)固該企業(yè)的行業(yè)佼佼者地位[3]。

（2）增強(qiáng)對專用增壓母線的保護(hù)。增強(qiáng)對專用增壓母線的保護(hù)是降低中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障概率與防護(hù)電弧的重要措施，電弧與中壓開關(guān)柜故障的原因是內(nèi)部封閉系統(tǒng)不能承受空氣爆破的壓力，而增壓母線可以在一定程度上提高空氣短時(shí)間發(fā)熱膨脹的壓力。對增壓母線保護(hù)之后，電弧產(chǎn)生的紅外線、紫外線等具有穿透力的管線會(huì)在一定程度內(nèi)被排除在外，而較多數(shù)量的可見光也能盡可能減少，這樣的做法幾乎避免光線的威力作用，使得電力設(shè)備在較小的資金耗費(fèi)前提下提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。湖北省電力企業(yè)在發(fā)展過程中就選擇這種增強(qiáng)母線保護(hù)電力系統(tǒng)的方式，且即使經(jīng)濟(jì)與技術(shù)不斷發(fā)展，企業(yè)也只是在母線質(zhì)量上改進(jìn)，而繼續(xù)使用這種防護(hù)措施。因?yàn)榇胧┍旧硇枰馁M(fèi)的資金較少且操作較為簡單，與十九大號(hào)召的綠色經(jīng)濟(jì)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)的理念相吻合。這種措施已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于中壓開關(guān)柜內(nèi)部電弧保障與防護(hù)工作中，并在短時(shí)間內(nèi)取得一定良性成果，進(jìn)一步促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的發(fā)展，引起有關(guān)人員的重視[4]。

（3）增強(qiáng)對系統(tǒng)的保護(hù)。增強(qiáng)對系統(tǒng)保護(hù)可以從整個(gè)控制系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)這三個(gè)角度出發(fā)。其中，整個(gè)系統(tǒng)可以通過增加一些裝置來增強(qiáng)故障防護(hù)工作，例如電力企業(yè)可以在控制系統(tǒng)中增加短接開關(guān)與差分繼電器裝置增設(shè)快速熄滅電弧的功能，快速熄滅電弧，故障的威脅與意外發(fā)生的概率就能減少。機(jī)械設(shè)計(jì)防護(hù)措施主要分為兩個(gè)方面，一種是設(shè)備隔離而另外一種是絕緣與隔室隔離。前者以封鎖存放設(shè)備的房間、加裝柵欄的方式提高工作人員的防護(hù)意識(shí)，只允許相應(yīng)工作人員進(jìn)入。后者主要是借助母排絕緣與高壓隔室的方式減少電弧設(shè)備互相接觸的可能性。而增強(qiáng)電氣系統(tǒng)防護(hù)工作滲透在整個(gè)工作過程之中，工作人員在檢修后詳細(xì)地記錄下故障原因及解決方式，便于維修工作人員后續(xù)的工作。因此當(dāng)故障再次發(fā)生，維修人員可以首先檢查常發(fā)生故障的原因，減少損害范圍的可能性加大，維修工作的效率也可迅速提升。此外，真實(shí)有效的數(shù)據(jù)是構(gòu)建動(dòng)態(tài)檢測與自我防護(hù)機(jī)制的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障導(dǎo)致的電弧故障問題具有嚴(yán)重的危害性，它不但可以在短時(shí)間內(nèi)造成不可逆的破壞，而且造成的危害程度較高。我國電力部門人員應(yīng)當(dāng)注意中壓開關(guān)柜的內(nèi)部故障問題，做到及時(shí)檢查故障、排除故障、選擇適合的措施降低故障率、避免故障問題造成的人員傷亡情況，最終保證國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)步，提升國人生活的滿意度。

參考文獻(xiàn)：

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[2]朱鳳玲，王華倫，賀穎等.中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧計(jì)算及防護(hù)措施探討[J].中國科技投資，2016（22）.

[3]陳翔，李亞，貢明慧.中壓空氣絕緣開關(guān)柜內(nèi)部電弧故障的研究與防護(hù)措施[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（13）.

[4]方福春，魯金枝.第三代核電AP1000中壓開關(guān)柜特點(diǎn)及快速滅弧裝置的應(yīng)用[J].電氣時(shí)代，2016（05）：84-85.