3故障電弧的防護

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

　　積極防護措施如下：

　　(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采取過電壓保護。

　　(3)運行管理：①對設(shè)備進行檢查和維護；②對設(shè)備進行空調(diào)；③檢查接觸和連接部位；④清洗和檢驗絕緣件。

　　(4)防止誤操作：①進行電氣和機械聯(lián)鎖；②進行人員培訓(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。

　　(2)限制電弧能量：①通過帶短路裝置的故障電弧防護裝置限制電弧持續(xù)時間；②通過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，會使壓力急驟上升，并造成嚴重的熱效應(yīng)。因此，開關(guān)設(shè)備制造商已認識到內(nèi)部故障電弧造成的嚴重后果，紛紛在自己的開關(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。一般來說，一個性能好的開關(guān)設(shè)備均采取積極和消極這兩種措施，以達到最佳限制內(nèi)部電弧的效果。在現(xiàn)有的消極措施中，故障電弧防護裝置是減少電弧能量的好方法。

　　4“Arcon”故障電弧防護裝置

　　該故障電弧防護裝置由傳感技術(shù)、計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行準(zhǔn)備。

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

　　這種故障電弧檢測裝置由光和電流傳感器及電子計值單元組成?；诠饫w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)。在這里還用點傳感器取代線傳感器來監(jiān)視設(shè)備。電弧電流的檢測通過每個斷路器前的測量互感器。在故障電弧情況下，由傳感器監(jiān)測和處理發(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，并開斷電弧。

　　故障電弧檢測裝置的總開斷時間主要取決于斷路器的動作時間，介于30～70ms之間。

　　脫扣單元監(jiān)視2個單獨的母線段，并相應(yīng)地接到各母線段所屬的滅弧裝置。在設(shè)備內(nèi)，裝有多個計值單元。它們通過一個通信總線相連。

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

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