中压开关柜内部故障电弧防护措施研究林邓伟摘要：电力能源是人们生活、工作、社会生产中必不可少的环节。随着科学技术和信息技术的发展，大量电气、电子产品广泛应用于人们的生活和工作中，对电能需求量不断增加，电力系统的规模迅速扩大的同时也为电力系统的运营、管理带来了压力，电力系统的安全性、稳定性、可靠性愈发重要。中压开关柜是电力系统电能分配的核心组成构件。当中压开关柜发生故障，将可能直接影响区域用户生活、企业生产以及公共设施的正常运转。在中压开关柜的故障类型中，以内部燃弧故障的影响最大、危害性最强。该文首先分析了中压开关柜内部故障产生电弧的原因以及给中压开关柜带来的影响，再针对如何防护中压开关柜内部故障电弧的措施进行简要的探讨。关键词：中压开关柜;内部故障;电弧防护措施：TM561文献标志码：A0引言近年来，随着我国经济生产高速发展，电力系统作为日常能源的重要组成部分，也趋向于规模化、系统化、复杂化，对供电连续性、可靠性、安全性的要求也不断提高。中压开关柜是电力系统中的重要环节，在工业应用中，中压开关柜的故障会对连续性生产产生影响，最严重的电弧故障还可能给就地操作的人员安全带来隐患。持续的电弧故障甚至会蔓延，导致变电站内相连的开关柜烧损。发生电弧故障的开关柜由于受到高温、高强度内部作用力的破坏，往往无法继续使用。修复或重新采购全新设备需要一定的生产、安装、调试周期，对用户产生直接、间接经济损失以及可能的人员安全等综合性影响。1中压开关柜内部电弧故障的危害性在电力系统中，配电装置通常会分为民用和工业生产用2种。一般来说，工业企业的变配电装置通常会采用成套的开关柜。通常成套的开关柜整体尺寸规格较小，绝缘强度不大，并且极容易受到外界因素的影响而产生绝缘的凝露或灰尘等，断路器在推进和推出的过程中也容易对绝缘造成一定的磨损，也可能由于产品质量原因或一些其他外界因素进入开关柜中，这样就使中央开关柜的电弧容易发生短路情况，导致中央开关柜的故障率升高，由此引起诊断配电装置发生损坏或长期停电的事件也较多。容易发生火灾，威胁用户的生命财产安全。中压开关柜发生内部故障产生电弧时，经常会引起电路中电压与电流的变化，故障电弧容易引起电流变化率升高，主要原因在于故障电弧电流的波形约为正弦波形，而电弧电压波形作为斜顶的梯形，电压顶部也会随着时间的延长而使得电弧的伏安特性产生明显的滞环，这种情况主要是由于电弧所携带的电能会转化为热能，并引起周围环境温度的急剧升高，空气压力也会在瞬间增大，在极短的时间内就容易产生爆炸等事故，尤其中央开关柜处于较小的空间内，其密闭的环境极容易在电弧能量高温高压环境情况下引发爆炸。在这种情况下，在中央开关柜的冲击下会导致柜体爆裂，并且柜内的元器件也容易全部烧毁。所以，国家也明确规定了中央开关设备必须能够进行一定的内部故障实验。所有检验达到相关标准，符合法律规定后才能够投入使用。2中压开关柜内部故障的计算方法常规采用标准计算法其理论基础主要依据为能量守恒定律和理想气体状态方程，在实际计算中，设定压力上升和电弧能量为假设的均衡状态，对其气体设定为一元等熵流动，同时将中压开关柜内的空间气体设想为理想气体。并设定其摩尔数为等值不变的情况，设定其物理性质不变、体积固定。例如CR、CP不变。此时功率PP会迅速加热气体，暂时不考虑壳体气流和压力波、冲击波以及热导等条件。其时间为dt，对于电弧所提供的，导致气体压力上升的主体能量为dQ，这时就可计算气体通过释放口所消耗的能量，即为dE，其计算公式为：dQ-dE=d（m·cV·T）由气体状态方程pV=mRT，求导。V·dp+p·dV=m·R·dT+R·T·dm式中：R为气体常数，V为小室的体积，m为小室内的气体质量。压力释放装置开启初始，能量不会发生损失即为dE=0，dm=0，此时结合相关竖式和4阶库塔数值方法来进行计算能量转换系数，开启压力释放装置后，就必须要将压力释放口所产生的气流进行计算。在进行模型计算时，必须要注意一维理想绝热气体通过喉部界面为S的喷管，在计算中，假设流体通过出口界面的速度是保持高度的匀速。时间dt...