3故障電弧的防護(hù)

　　從總體上來(lái)講，故障電弧的防護(hù)分積極防護(hù)和消極防護(hù)。前者防止電弧的產(chǎn)生，后者限制電弧的負(fù)面效應(yīng)。

　　積極防護(hù)措施如下：

　　(1)結(jié)構(gòu)措施：①將帶電件絕緣和部分絕緣；②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不形成弧根；③采用耐弧絕緣材料；④設(shè)立隔離壁和隔板；⑤有足夠的導(dǎo)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(shè)備；②采取過(guò)電壓保護(hù)。

　　(3)運(yùn)行管理：①對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)；②對(duì)設(shè)備進(jìn)行空調(diào)；③檢查接觸和連接部位；④清洗和檢驗(yàn)絕緣件。

　　(4)防止誤操作：①進(jìn)行電氣和機(jī)械聯(lián)鎖；②進(jìn)行人員培訓(xùn)。

　　消極措施主要是限制電弧產(chǎn)生的消極效應(yīng)。消極措施包括：

　　(1)空間限制：①使用耐壓和耐熱的材料；②設(shè)備總體按耐壓溫度和耐熱性設(shè)計(jì)。

　　(2)限制電弧能量：①通過(guò)帶短路裝置的故障電弧防護(hù)裝置限制電弧持續(xù)時(shí)間；②通過(guò)限流器限制電弧的能量。

　　內(nèi)部故障電弧的能量很大，其危害極大。如在一條短時(shí)耐受電流為25kA和電弧電壓約為600V的20kV電力系統(tǒng)中，電弧釋放的能量為40.5MJ。這個(gè)能量可使15.6L的水在1s內(nèi)蒸發(fā)，或使42kg的鐵在1s內(nèi)熔化。

　　內(nèi)部故障電弧釋放的大量能量，會(huì)使壓力急驟上升，并造成嚴(yán)重的熱效應(yīng)。因此，開(kāi)關(guān)設(shè)備制造商已認(rèn)識(shí)到內(nèi)部故障電弧造成的嚴(yán)重后果，紛紛在自己的開(kāi)關(guān)設(shè)備上采取措施，限制內(nèi)部故障電弧的效果，減少其影響。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)性能好的開(kāi)關(guān)設(shè)備均采取積極和消極這兩種措施，以達(dá)到最佳限制內(nèi)部電弧的效果。在現(xiàn)有的消極措施中，故障電弧防護(hù)裝置是減少電弧能量的好方法。

　　4“Arcon”故障電弧防護(hù)裝置

　　該故障電弧防護(hù)裝置由傳感技術(shù)、計(jì)值單元和滅弧裝置組成，以確保最大人身和設(shè)備安全。這是德國(guó)Moeller公司研制的新品。它將故障電弧的效應(yīng)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(yùn)行準(zhǔn)備。

　　當(dāng)出現(xiàn)故障電弧時(shí)，傳感器檢測(cè)到發(fā)射的光和電弧電流，并在主控制器內(nèi)計(jì)值。主控制器將滅弧命令下達(dá)給滅弧裝置。滅弧裝置(ARC—AT)形成一個(gè)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(diǎn)燃后不到2ms內(nèi)(65kA時(shí))熄滅。這就意味著未達(dá)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(kāi)斷。

　　這種故障電弧檢測(cè)裝置由光和電流傳感器及電子計(jì)值單元組成。基于光纖的光傳感器可以監(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(diǎn)傳感器取代線傳感器來(lái)監(jiān)視設(shè)備。電弧電流的檢測(cè)通過(guò)每個(gè)斷路器前的測(cè)量互感器。在故障電弧情況下，由傳感器監(jiān)測(cè)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(kāi)斷電弧。

　　故障電弧檢測(cè)裝置的總開(kāi)斷時(shí)間主要取決于斷路器的動(dòng)作時(shí)間，介于30～70ms之間。

　　脫扣單元監(jiān)視2個(gè)單獨(dú)的母線段，并相應(yīng)地接到各母線段所屬的滅弧裝置。在設(shè)備內(nèi)，裝有多個(gè)計(jì)值單元。它們通過(guò)一個(gè)通信總線相連。

　　總之，采用故障電弧防護(hù)裝置可使電弧在產(chǎn)生的初始階段被熄滅，從而保護(hù)人身和設(shè)備的安全。

　　Moeller公司與伊爾梅瑙工業(yè)大學(xué)在開(kāi)關(guān)柜門打開(kāi)的情況下對(duì)Arcon故障電弧防護(hù)裝置進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，Arcon故障電弧防護(hù)裝置大大減小了人身受傷害的風(fēng)險(xiǎn)。