低壓成套開關設備內部電弧故障試驗方法探究

張曉戈，戴宇飛，杜然瓏，楊玉昕

（天津電氣科學研究院有限公司，天津 300300）

在具體的配電過程中，低壓成套開關設備有著較為重要的作用，內部的電弧故障并不會經常性的出現，但只要一出現就會造成較大的影響，對設備也會造成很大的危害。面對這樣的情況，應該進行內部電弧故障方面進行良好的試驗。通過這樣的方式來對預防策略進行研究與分析。

1 低壓成套開關設備的設計要求

在目前的低壓配電系統中，如果想要讓配電事業在未來得到良好的發展，應該對低壓成套開關設備進行設計與應用。在對低壓成套開關設備進行設計時，相關的設計者應該對現實實際情況中的低壓配電系統進行具體的了解，并且將實際情況有效地應用在設計中，需要進行了解的部分有著多個方面，其中包括了變電站情況、電壓等級和接線方式等等，應該對這些相關因素進行綜合性的考量，只有這樣才能夠對低壓配電系統低壓成套開關設備進行更加系統化且科學化的設計。

2 低壓成套開關設備內部電弧故障試驗方法探究

2.1 低壓成套開關設備的試驗流程

對于目前的低壓成套開關設備來說，相應的內部電弧故障試驗并不是具有強制性的認證試驗，相關的試驗有著一定的自愿性，在具體的試驗過程，依據GB/T 18859-2016 進行試驗。

一些情況下，低壓配電柜由于沒有本線路段的進線斷路器保護，線路發生短路時上級中壓開關需跳閘保護，中壓保護開關斷開至少需要0.3s，因此為了盡可能模擬實際運行的情況，試驗時間選擇0.3 ～0.5s。內燃弧故障試驗的燃弧點選擇，除一般成套開關柜常見的3 個點外，還應該考慮每個電器元件中最小單元空間產生電弧和壓力的危害。燃弧點選擇：（1）分支開關出線；（2）分支開關進線；（3）電弧引燃防護區；（4）配電母排；（5）主母排；（6）主進線開關的進線側；（7）主進線開關的出線側。

試驗頻率的偏差為±25%。在額定電壓的（ f ）%下進行試驗。試驗時，先對試驗電路進行調整，依據試驗電流，預調試驗電流預期波，調出預期波后，將低壓成套開關設備按正常使用時的情況進行安裝，讓成套設備和內部的元件保持在正常使用時的狀態。還要對試驗中的通電的持續時間進行設置，對0.3 秒的時間進行施加，在對試驗中的引弧線截面進行選擇時，應該依據標準，選擇與試驗參數相匹配的祼銅絲的直徑尺寸。在進行引弧的過程中，引弧試驗應該在每一個選取的點上進行，對裸銅絲進行巧妙地利用，在布置引燃點的過程中不應該對絕緣套管與絕緣蓋板進行損壞或者穿孔。

2.2 電弧引燃防護區的驗證試驗方法

GB/T18859-2016 6.1 條中對于低壓成套設備中具有防護區結構進行了一定的要求，主要是對絕緣材料進行了特定的要求，并未對試驗方法進行詳細描述，只是說要滿足GB/T 7251.12 中的性能要求。與GB/T 7251.12-2013 中相關的驗證絕緣材料的試驗有：（1）絕緣材料性方面的相關驗證試驗；（2）耐紫外線(UV)輻射驗證(如適用)；（3）提升試驗；（4）機械碰撞試驗(如適用)；（5）介電性能；（6）溫升驗證；（7）短路耐受強度。

2.3 實驗現象分析

在進行過試驗后，應該對實驗的現象進行分析。低壓成套開關設備的樣機試驗可以對引弧試驗的波形圖進行分析，試驗中很多的引弧點并沒有相應的燃弧產生。依據現行標準，有以下兩種情況：不帶限流器或電弧抑制器和帶有限流器或電弧抑制器。

對于不帶限流器或電弧抑制器的試驗單元時，從三相電壓最先起弧開始至三相電流結束，試驗燃弧時間為300ms。引弧銅絲的直徑大小依據標準選擇與試驗電流大小對應的裸銅絲，用該銅絲模擬內部故障燃弧點，在通電時間300ms 后試驗回路切斷。此次燃弧時間大于通電時間50%，說明此次試驗數據有效。

對于帶有限流器或電弧抑制器的試驗單元時，若限流器或電弧抑制器動作前電弧已經熄滅則本次試驗為無效，需要進行第二次試驗，引燃銅絲根據標準選擇第一次試驗用銅絲更大一檔尺寸的引燃銅絲。此次試驗時，如果再次發生上述現象也認為該次試驗為有效的。

內部電弧故障測試判定評估依據在GB/T 18859-2016 中共有7 條，滿足1 ～5 條時，該成套設備具有了保護人員的性能；滿足1 ～6 時，該成套設備具有了保護人和設備的性能；滿足1 ～7 時，該成套設備具有了保護人并且能進行有限操作能力的性能。

3 對低壓成套開關設備內部電弧故障進行預防的相關策略

3.1 對低壓成套開關設備的巡檢模式進行轉變

如果想要對低壓成套開關設備的內部電弧故障進行防范，應該對低壓成套開關設備巡檢模式進行轉換，雖然之前的巡檢工作已經很到位，但是人工巡檢的傳統巡檢模式會浪費很多的時間，因此應該根據當前時代的發展對低壓成套開關設備巡檢模式進行轉變，將移動互聯網技術應用到低壓成套開關設備巡檢中，以此來對內部電弧故障進行防范工作。

在以往的低壓成套開關設備巡檢中，停電的頻率與對應時間想要人工進行掌握會十分艱難，重復斷電的事件經常出現，除此之外還會出現很多人工無法進行把控的地方，這讓低壓成套開關設備的安全始終受到影響。但是在應用了移動互聯網應用技術后，這種人工無法關注到的地方得到了信息化的準確分析，這讓巡檢人員在巡檢過程中也能夠準確的了解低壓成套開關設備的狀態。通過上文的試驗可知，這一點對低壓成套開關設備非常重要。因此，移動互聯網應用技術在低壓成套開關設備巡檢中可以讓低壓成套開關設備的內部電弧故障得到有效的解決。

在移動互聯網技術的應用過程中，可以通過手機端的上傳功能來進行高效的一鍵上傳；在巡檢的進行中因為移動互聯網應用技術的巡檢幫助，讓巡檢的時間得到了節約；通過移動端的低壓成套開關設備缺陷提醒可以更快更簡單的把缺陷的具體情況進行跟蹤匯報。與之前傳統的低壓成套開關設備巡檢方式相比，移動互聯網應用技術讓巡檢工作變得更加簡單，也變得更有效率。讓巡檢人員的工作負擔不再像之前一樣沉重。

3.2 對安全問題方面進行管理

除了低壓成套開關設備巡檢模式的轉變外，還應該對安全方面的問題進行管理，可以將安全問題的管理分為兩個方面，一方面是對低壓成套開關設備本身的安全問題管理，應該在雷雨天氣后加強對低壓成套開關設備的監察，讓低壓成套開關設備時刻都可以保持在安全的狀態下。另一方面便是對電力工作人員的安全問題進行管理，應該讓相關工作人員戴好安全護具，讓電力工作人員嚴格遵守相關的工作要求與工作流程。

例如，在對低壓成套開關設備進行維修與施工時，相關的設備與電力工作人員之間應該存在一定的安全距離，工作人員應該在安全范圍內進行相應的工作，相關公司也要提起對安全警示工作的重要程度。所以，在對低壓成套開關設備的內部電弧故障進行防范時，應該對安全問題方面進行相應的管理。

3.3 對電力工作人員進行相關的培訓

在對低壓成套開關設備的內部電弧故障進行防范時，一定要對電力工作人員進行相關的培訓，只有相關電力工作人員擁有更好的工作效率，才有可能對低壓成套開關設備內部電弧故障造成的影響降到最低。在對相關工作人員進行培訓之前，應該對培訓的目的和培訓的內容進行明確的判斷，培訓的主要目的便是讓低壓成套開關設備減少相應的故障。對電力工作人員的培訓內容可以分為兩個方面，一方面是對工作人員進行專業知識上的培訓，讓相關的電力工作人員能夠擁有更多的電力知識，以便更好的在現實的實際情況中進行更加良好的工作。另一方面便是工作態度上的培養，讓相關的電力工作人員可以加強對電力的了解與重要性。這對于很多的工作人員來說是至關重要的。所以，在對于低壓成套開關設備的內部電弧故障進行防范時，一定要對電力工作人員進行相關的培訓工作。

4 結語

綜上所述，在低壓成套開關設備運行過程中，內部母線材料、安裝方式、電氣連接等又會對設備的運行狀態、運行質量產生直接影響。對于一般工業領域和核電領域的低壓成套設備，內部電弧故障試驗后判定主要側重柜子的整體結構、絕緣耐壓性能，在防護人身安全的前提下，還可考慮后續操作的安全和使用情況。而高壓成套設備發生內部燃弧故障危害巨大，暫不考慮設備二次使用情況，僅確保操作人員和其他設備絕對安全。另外，建議在成套設備提高柜體內部燃弧故障能力的同時，應定期對設備進行檢查和維護，定期清潔和檢驗絕緣件，對運行維護人員進行專業培訓，盡量避免內部燃弧故障事故發生。