3故障電弧的防護
從總體上來講,故障電弧的防護分積極防護和消極防護。前者防止電弧的產(chǎn)生,后者限制電弧的負面效應。
積極防護措施如下:
(1)結構措施:①將帶電件絕緣和部分絕緣;②結構設計中不形成弧根;③采用耐弧絕緣材料;④設立隔離壁和隔板;⑤有足夠的導體間距離、空氣和爬電距離。
(2)使用的元件:①使用損失能量小的電氣設備;②采取過電壓保護。
(3)運行管理:①對設備進行檢查和維護;②對設備進行空調;③檢查接觸和連接部位;④清洗和檢驗絕緣件。
(4)防止誤操作:①進行電氣和機械聯(lián)鎖;②進行人員培訓。
消極措施主要是限制電弧產(chǎn)生的消極效應。消極措施包括:
(1)空間限制:①使用耐壓和耐熱的材料;②設備總體按耐壓溫度和耐熱性設計。
(2)限制電弧能量:①通過帶短路裝置的故障電弧防護裝置限制電弧持續(xù)時間;②通過限流器限制電弧的能量。
內部故障電弧的能量很大,其危害極大。如在一條短時耐受電流為25kA和電弧電壓約為600V的20kV電力系統(tǒng)中,電弧釋放的能量為40.5MJ。這個能量可使15.6L的水在1s內蒸發(fā),或使42kg的鐵在1s內熔化。
內部故障電弧釋放的大量能量,會使壓力急驟上升,并造成嚴重的熱效應。因此,開關設備制造商已認識到內部故障電弧造成的嚴重后果,紛紛在自己的開關設備上采取措施,限制內部故障電弧的效果,減少其影響。一般來說,一個性能好的開關設備均采取積極和消極這兩種措施,以達到最佳限制內部電弧的效果。在現(xiàn)有的消極措施中,故障電弧防護裝置是減少電弧能量的好方法。
4“Arcon”故障電弧防護裝置
該故障電弧防護裝置由傳感技術、計值單元和滅弧裝置組成,以確保最大人身和設備安全。這是德國Moeller公司研制的新品。它將故障電弧的效應限制到它的弧根處。該裝置在排除了故障原因和交換滅弧裝置后又作好了運行準備。
當出現(xiàn)故障電弧時,傳感器檢測到發(fā)射的光和電弧電流,并在主控制器內計值。主控制器將滅弧命令下達給滅弧裝置。滅弧裝置(ARC—AT)形成一個并行于故障部位的三相金屬短路。由于母線上電壓降低,使之燃弧所需的電壓下降,電弧在點燃后不到2ms內(65kA時)熄滅。這就意味著未達到造成破壞的最大值。由滅弧裝置產(chǎn)生的三相短路被斷路器開斷。
這種故障電弧檢測裝置由光和電流傳感器及電子計值單元組成?;诠饫w的光傳感器可以監(jiān)視主母線和支母線以及所有母線連接和接頭系統(tǒng)。在這里還用點傳感器取代線傳感器來監(jiān)視設備。電弧電流的檢測通過每個斷路器前的測量互感器。在故障電弧情況下,由傳感器監(jiān)測和處理發(fā)射的光和電弧電流。所有為故障電弧的主母線供電的斷路器脫扣,并開斷電弧。
故障電弧檢測裝置的總開斷時間主要取決于斷路器的動作時間,介于30~70ms之間。
脫扣單元監(jiān)視2個單獨的母線段,并相應地接到各母線段所屬的滅弧裝置。在設備內,裝有多個計值單元。它們通過一個通信總線相連。
總之,采用故障電弧防護裝置可使電弧在產(chǎn)生的初始階段被熄滅,從而保護人身和設備的安全。
Moeller公司與伊爾梅瑙工業(yè)大學在開關柜門打開的情況下對Arcon故障電弧防護裝置進行了試驗。試驗表明,Arcon故障電弧防護裝置大大減小了人身受傷害的風險。