10kV开关柜计量手车时电弧现象研究

林芳强

摘 要：10kV开关柜计量手车时电弧现象的出现往往会导致内部电弧故障的产生。故通过研究这一现象就有助于解决故障的出现。文章从阐述10kV开关柜计量手车时电弧现象入手，对于10kV开关柜计量手车时电弧现象控制措施进行了分析。

关键词：10kV开关柜；手车式开关柜；电弧现象

中图分类号：TH16 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）21-0037-02

10kV开关柜计量手车时电弧现象的研究是一个逐步发展、进化的过程。在这一过程中通过对分析10kV开关柜计量手车电弧保护现象的原理，就可以以此为基础分析出故障产生的原因，最终能够为减少故障出现的概率并降低故障的影响起到良好的作用。

1 10kV开关柜计量手车电弧现象简析

10kV开关柜计量手车电弧现象包括多方面的内容，以下从产生原因、发展过程、主要危害、故障处理等方面出发，对10kV开关柜计量手车电弧现象进行了分析。

1.1 产生原因

10kV开关柜计量手车电弧现象的产生原因有很多。众所周知在10kV开关柜应用的过程中内部的电弧故障属于一种较为严重的故障，这一故障的存在将会极大程度上影响到开关设备的安全，并且在部分情况下还会威胁到操作人员的人身安全。其次，能够引起开关柜内部电弧故障的原因，通常包括了用户维护不当以及潜在的误操作，并且还因为开关柜结构设计不合理和制造质量低下所导致。与此同时，10kV开关柜计量手车电弧现象的出现也与绝缘材料的老化和高温、潮湿、污秽、化学侵蚀等恶劣的运行条件有着直接的联系，故只有解决上述问题才能够从根源上减少10kV开关柜计量手车电弧现象出现的概率。[1]

1.2 发展过程

10kV开关柜计量手车电弧故障的出现是分阶段的。通常来说10kV开关柜的内部电弧故障出现过程是循序渐进的，既第1阶段中的气体压缩阶段里，当开关柜的内部出现严重的电弧故障时，则其电弧发生点的温度实际上可以到达10，000度左右。其结果就是故障电弧导致设备内温度上升且部分情况下会产生动态压力波，大概持续时间为5～15ms。在这之后，当进入气体膨胀阶段时，这一阶段的持续时间约5～15ms，在该阶段内会因为燃弧区和周围空气之间存在压力差而开始产生气流。接下来的辐射排放阶段中由于电弧能量继续输入燃弧点，会导致产生空气流和微粒流。且因为这种强力高速气流的热量会对外部产生直接的影响，且因为电弧燃烧时释放的巨大的能量往往会导致铜排、钢板等器件气化，且严重情况下产生的爆破压力将造成开关柜柜体出现较为严重的变形。[2]

1.3 主要危害

10kV开关柜计量手车电弧现象造成的故障会引起极大的危害。10kV开关柜计量手车电弧故障往往会导致设备和附近的设备使用人员的安全无法受到全面的保证。其次，因为现有開关柜母线故障广泛采用变压器后备过流进行保护，在这一过程中如果考虑到与馈线和母线分段开关的配合则意味着保护跳闸时间一般整定为1.0-1.4秒。但是因为其动作时间过长，则很难有效的避免内部的电弧故障。在这一过程中工作人员需要迅速的将故障电弧熄灭来将开关柜的危害降到最低，最终能够起到保护开关柜和迅速抑制故障电弧，以及降低电弧故障所造成破坏的效果。[3]

1.4 故障处理

10kV开关柜计量手车电弧现象的故障处理是一项系统性的工作。现有一种手推车开关柜的弧形保护装置。弧故障5毫秒后，电弧故障可以迅速、积极切除的内弧保护装置。该装置采用过弧检测和过流双标准原理。原理简单，对变电站设备无特殊要求，可靠性高，速度快，适应多种操作和保护方式，不需要不同的运行方式优势。与传统的保护相比，在手车开关柜中的电弧保护装置的配置可以快速检测内部电弧故障，并迅速抑制故障电弧，减少电弧故障造成的损害。在柜内压力和温度急剧上升之前可以故障电弧熄灭，短路电流被切断，最终能够显著的减少损失。

2 10kV开关柜计量手车电弧现象控制措施

10kV开关柜计量手车电弧现象控制措施应当具有全面性，以下从采用双重判据方式、电弧故障保护措施、合理控制电压电流、减少设备装置损害等方面出发，对于10kV开关柜计量手车电弧现象控制措施进行了分析。

2.1 采用双重判据方式

10kV开关柜计量手车电弧现象控制的第一步是采用双重判据方式。工作人员在采用双重判据方式的过程中首先应当通过使用电弧检测探头来判断出光线强度，并且以此为基础来进一步的识别开关柜内是否有内部电弧产生。其次，工作人员在采用双重判据方式的过程中还应当细致的判断故障时候是否有过电流发生，从而能够在避免内部电弧故障出现的同时来使得设备能够具有更强的抗电磁干扰特性。与此同时，工作人员在采用双重判据方式的过程中还应当确保电弧检测装置是采集同一个开关柜母线上若干个由内部电弧检测探头的，这可以起到良好的保护开关柜母线的效果。

2.2 电弧故障保护措施

10kV开关柜计量手车时电弧现象控制离不开电弧故障保护措施的支持。工作人员在采用电弧故障保护措施的过程中首先应当通过手车摇把驱动手车丝杆机构，然后通过将手车从开关柜试验位置推到工作位置来促使熄弧手车投入运行，最终能够起到对开关柜内部电弧故障的保护作用。其次，工作人员在采用电弧故障保护措施的过程中还应当采用真空灭弧室与气体发生器驱动机构相结合，从而能够在收到电弧检测装置发出的动作信号后将真空灭弧室的接地的动触头驱动到带电的静触头上，最终能够确保一次母线能够与地保持可靠的连接。（如图2）

2.3 合理控制电压电流

10kV开关柜计量手车电弧现象控制需要合理的控制好电流电压。工作人员在合理控制电压电流的过程中首先应当考虑到故障电流流向接地母线时，主母线上的电压将会急剧的下降。因此这意味着在开关柜故障电弧发生处，因为电弧弧压降低则会在很大程度上导致故障电弧迅速熄灭，最终能够起到预期的保护作用。其次，工作人员在合理控制电压电流的过程中，还应当通过将开关柜进线跳闸来切除电源回路，最终能够使得保护装置可以具有方便检修和维护的优越性。与此同时，工作人员在合理控制电压电流的过程中，还应当在例行检修过程中将内部电弧保护手车抽出开关柜，然后才能够进行检修和试验，最终可以起到有效减少安装和维护困难的效果。

2.4 减少设备装置损害

10kV开关柜计量手车电弧现象控制需要着眼于减少设备装置的损害。工作人员在减少设备装置损害的过程中，首先应当将手车从工作位置摇到试验位置，然后在此基础上将手车抽出开关柜，最终可以做到对于熄弧元件进行更换并重新投入运行的效果。其次，工作人员在减少设备装置损害的过程中，应当通过安装手车式开关柜内部电弧保护装置来更加主动的将故障所在的母线进行金属性接地，可以起到熄灭故障电弧和避免故障扩大以及保护人员、设备安全的效果。

3 结束语

10kV开关柜计量手车电弧现象的研究让工作人员能够对于内部电弧保护装置的应用优势有着更加透彻的理解，从而能够在此基础上对于手车式开关柜内部电弧保护装置的优化与改良也起到了重要的正面作用。

参考文献：

[1]姚淑娜，宗广志.光纤技术在开关配电设备中的应用[J].北京联合大学学报，2014，1（01）：15-17.

[2]张宾，李月，卢金.Lyapunov特性指数用于混沌判据[J].吉林大学学报（信息科学版），2014，2（02）：93-95.

[3]李达义，陈乔夫，贾正春.基于Matlab中FFT函数的电力谐波分析方法[J].电测与仪表，2012，3（07）：56-58.