摘要：国家标准对国内部电弧故障试验的要求在2007进行以来，国内大多数的中压开关设备制造商都在进行了内燃电弧故障试验。然而，国内燃弧故障检测仍存在许多问题。总结了近年来中压开关柜内燃电弧故障试验过程中选择电弧试验等级、电弧试验电流和试验时间、保护配置结果评价等方面的经验。
关键词：中压开关柜；内燃弧故障；存在问题
1前言
随着2006年GB3906标准的发布和更新，内燃弧故障要求从2007年开始强制执行。开关柜设备的厂家也从设计、制造和测试等方面考虑了内燃电弧故障，大部份厂家进行了内燃电弧故障测试。然而，通过对核电工程的内燃电弧故障试验，发现国内开关柜的内燃弧故障试验中仍存在许多问题。本文分析了在选择试验柜样柜、保护措施（保护配置）、电弧试验电流和试验时间等方面的心得体会。
2中压开关柜内部电弧等级的选择
为了给操作者提供一个可接受的保护水平，应该考虑内部故障的可能性。要选择内部电弧等级（IAC级）的中压开关柜。
由于核电站中压开关设备仅限于公司的授权人员接触，中压开关柜的前面、后面和侧面设有操作或维修通道，授权人员可接触中央开关柜各方面，所以中压开关柜的内部电弧等级（IAC级）应选择AFLR。
对中压开关柜的IAC的选择不能过于低，否则，它不能为操作者提供有效的保护，有安全隐患；IAC级的选择可以很高，如BFLR级中压开关柜能满足正常保护水平，但较高等级的中压开关设备制造成本太高。试验也比较难通过。因此，对中压开关柜的IAC水平要适当，首先要确保安全，然后考虑经济，并选择特定的布局，如后部靠墙布置的中压开关柜的设计，对开关柜后面则不必考虑操作人员接触可能性，可考虑IAC级选择AFL。
3中压开关柜内部故障电弧试验电流的选择
应选用系统额定短路耐受电流作为内部故障电弧试验的电流。虽然适当的熔断器和开关组合可以限制短路电流，但只有在F-C馈线回路的电缆室适用，名义上的短时耐受电流在主母室和开关手车室依然还在，所以降低成本是意义不大。此外，试验持续时间不统一，会导致试验电流在试验中需要及时调整。
当选择内部故障电弧试验电流时，不能因为采用了压力释放装置，就以为可以降低试验电流值。在内部故障电弧试验的技术交流时，有些技术人员对内燃弧试验理解如下：如果开关柜已通过40kA /1s内部电弧试验，证明40kA/1s压力释放装置已经打开，柜内压力不会继续增加，可以满足内部故障电弧试验在电站中压系统当前的50kA/1s的要求，这种理解是不合理的。实践表明，随着试验电流的增加，电弧的能量和压力将继续增大。在40kA/1s内部电弧试验开关的基础上，通过计算机模拟分析，在一些相对比较薄弱点增加了固定点和加强筋和增加螺栓的数量等改善措施，但在实际测试中，侧板和后板还是出现变形现象。因此，开关柜即便与通过40kA/1s具有相同的结构的开关柜，其内部电弧试验也可能无法通过50kA/1s开关柜内部电弧故障试验。
4中压开关柜内部电弧试验持续时间的选择
在“GB3906-2006”标准中，内部电弧试验持续时间的要求：设备制造商应规定试验的持续时间，标准推荐为1S，0.5s，0.1s。这个要求仅为参考，不具有实际意义。由于内部故障电弧测试的持续时间越长，开关柜的结构要求越高，设备的成本越高，内部电弧试验越难通过。可以肯定的是，从设备制造商方面考虑试验持续时间越短越有利，设备使用方面也不是认为试验持续时间越长越好，设备使用方是根据系统的实际需求，合理地选择试验的持续时间。即保证操作人员的有效保护，又可以合理控制设备的制造和试验成本。
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试验的持续时间应长于系统故障的持续时间，至少包括故障探测响应时间、保护装置动作时间和断路器的开断时间。以核电站为例，释压装置的限位开关一般只是报警输出，不与断路器的脱扣回路。通过断路器的过电流保护动力实现了切除故障。微机保护装置的动作时间为0.03s，微机保护的整定延迟时间为0.2 ~ 0.7s（LHB进线路断路器为0.2s，LGC母联断路器是0.4s，LGC进线断路器是0.7s），断路器全开断时间0.073s（断路器的最大分闸0.06s +断路器的最大燃弧时间0.013s），所以系统故障持续时间可能达到0.803s。考虑到互换性与同类型设备包络性，选择一个统一时间，从标准推荐值中选择1s。如果释压装置的限位开关连接到跳闸回路，故障检测的响应时间0.02s +保护装置的动作时间0.015s +断路器的最大开断时间0.073s，共计0.108s，所以系统实际上需要时间可以选择0.15s，对于辅助动力系统，因为保护延时时间为1.2s，系统故障的持续时间可能超过1.3s，这比推荐值大得多，而国内的试验设备无法实现。因此，必须增加内部故障保护措施。
因此，同样的要求，因为内部电弧保护配置方案不同的是，内部电弧试验持续时间可以不同，如工程招投标，投标方案都满足项目要求，A厂家所选择的内部电弧试验持续时间为0.15s，B厂家所选择的内部电弧试验持续时间为1s，C厂家所选择的内部电弧试验持续时间为0.1s，D厂家所选择的内部电弧试验持续时间为0.5s。
5中压开关柜内部故障防护措施的选择
内部故障的保护措施可以从多方面进行选择。前提条件是成熟可靠的，不能误动或拒动，同时需要满足以下两点。
首先，所选择的保护措施的保护时间必须小于内部故障试验的持续时间。例如，A厂家生产的开关柜内部故障电弧试验持续时间为0.15秒，选择微动保护措施就可以满足要求：微动开关触发的微动开关的响应时间中间继电器或综保装置动作时间+开关的分断时间应小于0.15s，否则，在开关电弧的电弧引起的故障电流的持续时间将超过0.15s，此时，开关柜不能保证操作人员的安全。
其次，选择的保护措施应该能够区分不同的隔室触发器保护，有选择地断开开关，停电范围应该与过电流保护一致，并且不改变原电源关断开关逻辑。例如，汇流母线室、开关手车室和电缆室的内部电弧故障可由它们各自的微型开关触发，以保护跳闸主进线断路器、进线断路器或本柜断路器。如果各分区不能单独触发，任何一个室内的内部电弧故障都会触发进线柜的断路器，扩大停电范围，这显然是不合理的。
第三，内部故障保护措施应与保护跳闸相联系，不仅要接入故障报警。目前，某A、某B核电站的设计都没有进入保护跳闸，只有故障报警。当内部电弧故障时，过电流保护是需要切断电源，和馈电开关通过在0.3S内故障电流时间（LG * / LH *系统）和1.3s（LGC*系统），大大超过内部电弧试验持续时间，很有可能导致开关柜门和盖板打开、开裂、形成孔，并排放热气体和热颗粒，损坏设备附近的人员。
此外，在试验柜内应使用内部故障保护措施，并在试验中检查试验的可靠性。
结束语
随着“安全第一，以人为本”的安全意识的不断提高，特别是在核电工程中，中压开关柜的安全保护性能也在不断提高，这就要求我们的技术人员对设计应给予足够的重视。采购、制造、安装、调试及运行维护。除了消除安全隐患、功能缺陷外，还提高了设备的性能，从而提高了设备的完整性，保证了操作维护人员的人身安全，保证了设备的安全高效运行。
参考文献：
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[2] 廖信全.关于中压开关柜内部故障试验的体会[J].中国电业(技术版)，2015(12)
[3] 陈敏.中压开关柜智能化解决方案的分析与研究[J].中国设备工程，2017(02)
论文作者:夏炳根
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/15
标签：电弧论文; 开关柜论文; 故障论文; 断路器论文; 中压论文; 电流论文; 持续时间论文; 《当代电力文化》2019年第04期论文;