中壓開關柜內部故障電弧防護措施

徐翠麗

摘 要：第二次工業革命之后，電成為各國主要動力源泉。然而在市場經濟轉型的過程中，因中壓開關柜內部故障問題而引發不少危害人民群眾生命健康安全的意外事故，避免內部故障問題并加強電弧防護工作成為當務之急。基于此，本文首先簡單介紹了中壓開關柜內部故障電弧存在的危害，隨后給出中壓開關柜內部故障的分析方法及部分故障電弧的防護措施，以此來供相關人士進行交流參考。

關鍵詞：開關柜;內部故障;電弧防護措施

0 引言

社會與國家在進步，發展離不開建設更離不開電力系統的支持。經濟活動的深度與廣度在不斷增大，中壓開關柜是我國電力系統的核心部分，但其改進速度遠滯后于經濟發展的速度，因此在生產過程中較容易出現中壓開關柜內部故障問題。我國相關電力部門人員應當重視中壓開關柜的內部問題，從源頭上出發避免故障電弧帶來的危害，促進有關行業持續穩定的發展。

1 中壓開關柜內部故障電弧存在的危害

開關柜是電力系統中必不可少的構件之一，也是容易出現故障的主要構件。從電力學的角度分析，當電力系統的內部電弧出現故障時，電壓與電流會在短時間內出現大幅度的變動，一般情況下故障電弧電流及電壓的波形會變為正弦與斜頂梯形波。不僅如此，電弧出現故障后，電力系統會出現短路的情況，電流短時間內激增，電壓頂部隨之傾斜。從能量守恒的角度分析，短時間內電壓迅速增多會導致電能轉化成為內能，且轉化率較高。電力系統內部是一個相對封閉的空間環境，電弧能量難以及時釋放，因此較易出現氣體爆炸的故障現象。開關柜質量不達標會造成柜門承受不住爆炸力度，最后柜內原件破壞，周圍工作人員的生命安全受到威脅。電弧故障導致的開關柜爆炸是電力系統常出現的安全事故，事故本身不但導致區域范圍內停電現象，影響人民群眾的生產和生活，而且對工作人員的生命造成較大的威脅。

2 中壓開關柜內部故障分析的方法

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

（2）故障排除法。故障排除法是邏輯學原理應用的主要方式之一，原理較為清晰，即電力監察工作者從儀器設備出發，發現問題設備后對設備展開逐級分析，從外到內、由表及里、從源頭到各部分地分析出故障根源地。隨著經濟的發展，我國不少電力企業都選擇這種措施來查處故障設備，在降低工作難度的同時提高工作績效。與此同時，在故障排除法的基礎上，部門電力企業也會選擇逆推的邏輯學原理分析故障設備、故障電源問題，電弧故障防護工作正逐步推廣[2]。

（3）圖形分析法。圖形分析法監察人員借助設計圖紙分析電力內部控制體系、設備原件構成分析電力的一種措施，這種方法需要工作人員具有較強的試圖、讀圖能力、較強的專業素質與思考能力。不僅如此，借助圖形分析法來檢驗開關柜內部故障電弧的工作人員必須及時根據電氣設備情況描畫出設備接線圖與原理圖，借助圖形之間的聯系分析故障根源，并找到相應的最佳解決方式。雖然這種方式的難度較高，復雜度較大，但能夠從根本上更為準確地發現電氣設備的問題根源，解決措施也更精準有效，國家電網的工作人員就經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生的次數。

3 中壓開關柜內部故障電弧的防護措施

（1）增強對系統的檢修。中壓開關柜發生故障的原因有很多，一般情況下幾種故障同時發生，累積而成電弧混亂。所以在實際操作的過程中，加強對系統的檢修可以從根本上降低故障發生的次數，華北電網有限公司就是一個很典型的案例。這所企業在電力系統維修上花費較大的時間與金錢投入，例如企業質檢人員采用電流保護、低壓保護與斷相保護等措施構成系統檢修的主要內容。工作人員以電氣系統質量為根本，以電力設備發展為依據而選擇適合這兩者的檢修方式。檢修方式正確、檢修次數夠多、檢修時間較長共同形成了檢修效果明顯的良性結果。華北電網有限公司因為極重視電網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的費用降低，給企業創造更大的經濟效益。成本低口碑高。工作效率高讓這所企業的內部核心競爭力大幅度提升，企業在市場上的優勢明顯最終穩固該企業的行業佼佼者地位[3]。

（2）增強對專用增壓母線的保護。增強對專用增壓母線的保護是降低中壓開關柜內部故障概率與防護電弧的重要措施，電弧與中壓開關柜故障的原因是內部封閉系統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間發熱膨脹的壓力。對增壓母線保護之后，電弧產生的紅外線、紫外線等具有穿透力的管線會在一定程度內被排除在外，而較多數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，使得電力設備在較小的資金耗費前提下提高系統的穩定性。湖北省電力企業在發展過程中就選擇這種增強母線保護電力系統的方式，且即使經濟與技術不斷發展，企業也只是在母線質量上改進，而繼續使用這種防護措施。因為措施本身需要耗費的資金較少且操作較為簡單，與十九大號召的綠色經濟、生態經濟的理念相吻合。這種措施已經被廣泛應用于中壓開關柜內部電弧保障與防護工作中，并在短時間內取得一定良性成果，進一步促進我國電力系統的發展，引起有關人員的重視[4]。

（3）增強對系統的保護。增強對系統保護可以從整個控制系統、機械設計系統與電氣系統這三個角度出發。其中，整個系統可以通過增加一些裝置來增強故障防護工作，例如電力企業可以在控制系統中增加短接開關與差分繼電器裝置增設快速熄滅電弧的功能，快速熄滅電弧，故障的威脅與意外發生的概率就能減少。機械設計防護措施主要分為兩個方面，一種是設備隔離而另外一種是絕緣與隔室隔離。前者以封鎖存放設備的房間、加裝柵欄的方式提高工作人員的防護意識，只允許相應工作人員進入。后者主要是借助母排絕緣與高壓隔室的方式減少電弧設備互相接觸的可能性。而增強電氣系統防護工作滲透在整個工作過程之中，工作人員在檢修后詳細地記錄下故障原因及解決方式，便于維修工作人員后續的工作。因此當故障再次發生，維修人員可以首先檢查常發生故障的原因，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，真實有效的數據是構建動態檢測與自我防護機制的基礎。

4 結束語

中壓開關柜內部故障導致的電弧故障問題具有嚴重的危害性，它不但可以在短時間內造成不可逆的破壞，而且造成的危害程度較高。我國電力部門人員應當注意中壓開關柜的內部故障問題，做到及時檢查故障、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，最終保證國家經濟持續穩定的進步，提升國人生活的滿意度。

參考文獻：

[1]馬駿.中壓開關柜內部故障電弧防護措施[J].通訊世界，2017（14）：188-189.

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

[3]陳翔，李亞，貢明慧.中壓空氣絕緣開關柜內部電弧故障的研究與防護措施[J].中國新技術新產品，2018（13）.

[4]方福春，魯金枝.第三代核電AP1000中壓開關柜特點及快速滅弧裝置的應用[J].電氣時代，2016（05）：84-85.