中压开关柜内部故障电弧防护措施

徐翠丽

摘 要：第二次工业革命之后，电成为各国主要动力源泉。然而在市场经济转型的过程中，因中压开关柜内部故障问题而引发不少危害人民群众生命健康安全的意外事故，避免内部故障问题并加强电弧防护工作成为当务之急。基于此，本文首先简单介绍了中压开关柜内部故障电弧存在的危害，随后给出中压开关柜内部故障的分析方法及部分故障电弧的防护措施，以此来供相关人士进行交流参考。

关键词：开关柜;内部故障;电弧防护措施

0 引言

社会与国家在进步，发展离不开建设更离不开电力系统的支持。经济活动的深度与广度在不断增大，中压开关柜是我国电力系统的核心部分，但其改进速度远滞后于经济发展的速度，因此在生产过程中较容易出现中压开关柜内部故障问题。我国相关电力部门人员应当重视中压开关柜的内部问题，从源头上出发避免故障电弧带来的危害，促进有关行业持续稳定的发展。

1 中压开关柜内部故障电弧存在的危害

开关柜是电力系统中必不可少的构件之一，也是容易出现故障的主要构件。从电力学的角度分析，当电力系统的内部电弧出现故障时，电压与电流会在短时间内出现大幅度的变动，一般情况下故障电弧电流及电压的波形会变为正弦与斜顶梯形波。不仅如此，电弧出现故障后，电力系统会出现短路的情况，电流短时间内激增，电压顶部随之倾斜。从能量守恒的角度分析，短时间内电压迅速增多会导致电能转化成为内能，且转化率较高。电力系统内部是一个相对封闭的空间环境，电弧能量难以及时释放，因此较易出现气体爆炸的故障现象。开关柜质量不达标会造成柜门承受不住爆炸力度，最后柜内原件破坏，周围工作人員的生命安全受到威胁。电弧故障导致的开关柜爆炸是电力系统常出现的安全事故，事故本身不但导致区域范围内停电现象，影响人民群众的生产和生活，而且对工作人员的生命造成较大的威胁。

2 中压开关柜内部故障分析的方法

（1）电路敲击法。电路敲击法是当前我国电力企业常用的检验故障方式之一，例如天津市电力公司的工作人员就经常使用这种方法来校验设备，及时筛查设备安全。电路敲击法最突出的特点就是操作步骤简单且能够带电检验，工作人员无需断电就能分析出设备内部电弧的安全性。在检验过程中，工作人员只需要选择一些橡皮材质的棒状材料敲击工作设备的原件，橡皮材质可以避免漏电的危险现象。当电路内部系统、电弧存在故障，橡皮物件敲击后设备反应明显。天津电力公司的工作人员借助这个简单的步骤降低了故障筛查的时间，提升工作效率[1]。

（2）故障排除法。故障排除法是逻辑学原理应用的主要方式之一，原理较为清晰，即电力监察工作者从仪器设备出发，发现问题设备后对设备展开逐级分析，从外到内、由表及里、从源头到各部分地分析出故障根源地。随着经济的发展，我国不少电力企业都选择这种措施来查处故障设备，在降低工作难度的同时提高工作绩效。与此同时，在故障排除法的基础上，部门电力企业也会选择逆推的逻辑学原理分析故障设备、故障电源问题，电弧故障防护工作正逐步推广[2]。

（3）图形分析法。图形分析法监察人员借助设计图纸分析电力内部控制体系、设备原件构成分析电力的一种措施，这种方法需要工作人员具有较强的试图、读图能力、较强的专业素质与思考能力。不仅如此，借助图形分析法来检验开关柜内部故障电弧的工作人员必须及时根据电气设备情况描画出设备接线图与原理图，借助图形之间的联系分析故障根源，并找到相应的最佳解决方式。虽然这种方式的难度较高，复杂度较大，但能够从根本上更为准确地发现电气设备的问题根源，解决措施也更精准有效，国家电网的工作人员就经常使用这种分析故障的措施，因此其故障解决速度虽不是最快，但可以减少同种故障发生的次数。

3 中压开关柜内部故障电弧的防护措施

（1）增强对系统的检修。中压开关柜发生故障的原因有很多，一般情况下几种故障同时发生，累积而成电弧混乱。所以在实际操作的过程中，加强对系统的检修可以从根本上降低故障发生的次数，华北电网有限公司就是一个很典型的案例。这所企业在电力系统维修上花费较大的时间与金钱投入，例如企业质检人员采用电流保护、低压保护与断相保护等措施构成系统检修的主要内容。工作人员以电气系统质量为根本，以电力设备发展为依据而选择适合这两者的检修方式。检修方式正确、检修次数够多、检修时间较长共同形成了检修效果明显的良性结果。华北电网有限公司因为极重视电网检修工作而降低电弧故障的概率，不仅如此，故障概率减少使得维修与保护的费用降低，给企业创造更大的经济效益。成本低口碑高。工作效率高让这所企业的内部核心竞争力大幅度提升，企业在市场上的优势明显最终稳固该企业的行业佼佼者地位[3]。

（2）增强对专用增压母线的保护。增强对专用增压母线的保护是降低中压开关柜内部故障概率与防护电弧的重要措施，电弧与中压开关柜故障的原因是内部封闭系统不能承受空气爆破的压力，而增压母线可以在一定程度上提高空气短时间发热膨胀的压力。对增压母线保护之后，电弧产生的红外线、紫外线等具有穿透力的管线会在一定程度内被排除在外，而较多数量的可见光也能尽可能减少，这样的做法几乎避免光线的威力作用，使得电力设备在较小的资金耗费前提下提高系统的稳定性。湖北省电力企业在发展过程中就选择这种增强母线保护电力系统的方式，且即使经济与技术不断发展，企业也只是在母线质量上改进，而继续使用这种防护措施。因为措施本身需要耗费的资金较少且操作较为简单，与十九大号召的绿色经济、生态经济的理念相吻合。这种措施已经被广泛应用于中压开关柜内部电弧保障与防护工作中，并在短时间内取得一定良性成果，进一步促进我国电力系统的发展，引起有关人员的重视[4]。

（3）增强对系统的保护。增强对系统保护可以从整个控制系统、机械设计系统与电气系统这三个角度出发。其中，整个系统可以通过增加一些装置来增强故障防护工作，例如电力企业可以在控制系统中增加短接开关与差分继电器装置增设快速熄灭电弧的功能，快速熄灭电弧，故障的威胁与意外发生的概率就能减少。机械设计防护措施主要分为两个方面，一种是设备隔离而另外一种是绝缘与隔室隔离。前者以封锁存放设备的房间、加装栅栏的方式提高工作人员的防护意识，只允许相应工作人员进入。后者主要是借助母排绝缘与高压隔室的方式减少电弧设备互相接触的可能性。而增强电气系统防护工作渗透在整个工作过程之中，工作人员在检修后详细地记录下故障原因及解决方式，便于维修工作人员后续的工作。因此当故障再次发生，维修人员可以首先检查常发生故障的原因，减少损害范围的可能性加大，维修工作的效率也可迅速提升。此外，真实有效的数据是构建动态检测与自我防护机制的基础。

4 结束语

中压开关柜内部故障导致的电弧故障问题具有严重的危害性，它不但可以在短时间内造成不可逆的破坏，而且造成的危害程度较高。我国电力部门人员应当注意中压开关柜的内部故障问题，做到及时检查故障、排除故障、选择适合的措施降低故障率、避免故障问题造成的人员伤亡情况，最终保证国家经济持续稳定的进步，提升国人生活的满意度。

参考文献：

[1]马骏.中压开关柜内部故障电弧防护措施[J].通讯世界，2017（14）：188-189.

[2]朱凤玲，王华伦，贺颖等.中压开关柜内部故障电弧计算及防护措施探讨[J].中国科技投资，2016（22）.

[3]陈翔，李亚，贡明慧.中压空气绝缘开关柜内部电弧故障的研究与防护措施[J].中国新技术新产品，2018（13）.

[4]方福春，鲁金枝.第三代核电AP1000中压开关柜特点及快速灭弧装置的应用[J].电气时代，2016（05）：84-85.