開關設備內部間隔發(fā)生故障而產生的電弧光會造成開關設備中的壓力和溫度迅速增加,如不及時切除、將可能造成以下重大危害:
l 電弧光中心溫度(相當于太陽表面溫度的2~4倍,約為10000~20000°C)過高導致銅排、鋁排熔毀氣化;
l 電纜熔毀,電纜護套著火;
l 開關設備劇烈振動,使固定元件松脫;
l 使上一級變壓器承受近距離短路沖擊,故障電流產生的電動力可能導致變壓器繞組變形引起匝間短路;
l 故障產生的弧光沖擊波以300m/s的速度爆發(fā),可摧毀途中的任何物質,若波及站內直流系統(tǒng)導致全站直流失電,將造成無法彌補的重大損失;
l 燃燒產生的有毒氣體被人吸入會產生生命危險;
l 高溫灼傷皮膚,強光刺傷眼睛
l 爆破音振損傷耳膜,肺臟;
l 爆炸碎片飛射,造成人員傷亡。
當低壓開關柜發(fā)生電弧,可以通過三種不同的設計理念保護操作人員和設備的安全:
l 改善設備的機械結構,使之能夠承受電弧(被動保護)
l 設備安裝限制內部電弧效應的裝置(主動保護)
l 設備安裝限流斷路器
這三種方案(可聯(lián)合使用)已在工業(yè)領域得到快速的發(fā)展,并為一些主要的低壓開關控制柜制造商廣泛使用。
其中限制內部電弧效應的裝置是一種主動保護裝置,它含有機電/電子裝置,較被動保護裝置更為復雜。
主動保護即通過安裝限制電弧的裝置,以防止內部出現(xiàn)故障電弧。
主動保護有以下兩種常見的、可行的方法:
1) 通過壓力傳感器進行監(jiān)測
2) 通過弧光傳感器進行監(jiān)測
第一種方法(采用壓力傳感器作為電弧光探測單元)
壓力波是裝置內出現(xiàn)電弧事故的效應之一,它將在電弧出現(xiàn)后的10-15毫秒后出現(xiàn),可以安裝一些壓力傳感器用于探測壓力峰值。當內部的壓力達到設定值時,電弧監(jiān)測裝置發(fā)出動作指令,控制開關器件動作。但是要預先確定電弧在柜內產生的過壓值并非易事。
第二種方法(采用光纖傳感器作為電弧光探測單元)
弧光監(jiān)測器的操作邏輯如下:電弧現(xiàn)象會產生強烈的光輻射,因此柜體內出現(xiàn)的弧光可以被弧光傳感器探測到。當弧光監(jiān)控系統(tǒng)探測到故障,會發(fā)出動作信號給斷路器。這種方法的探測反應時間僅為1毫秒。