预装式变电站中的内部故障电弧及其防御

预装式变电站中的内部故障电弧及其防御

陈雷 邓伟

乐山一拉得电网自动化有限公司 四川 乐山 614000

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，变电站建设越来越多。对GB/T17467—2020预装式箱式变电站高、低压测内部故障电弧试验的异同点进行了详细对比分析，希望研究结果有助于检验检测实验室人员快速理解掌握标准要求，为标准中内部故障电弧试验规定的顺利落实奠定技术基础，从而提升高压电器的质量水平。

关键词：箱式变电站;内部故障电弧;指示器;燃弧时间

引言

变电站内的保护系统主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化构成继电保护系统动作原理，检测故障并在最短时间内切除故障，保障电网的安全稳定运行。

1预装式变电站内部故障电弧的产生

在预装式变电站，内部故障电弧虽然很少发生，但却不能完全排除。有很多原因会引起故障电弧，诸如电缆室设计不当，安装有误，固体或液体绝缘损坏；负荷隔离开关及接地开关操作有误；螺栓连接和触头装配有误或受到腐蚀;测量互感器铁磁谐振；人员操作失误；在电场作用下器件老化；污秽、潮气、灰尘和小动物的进入；过电压作用；连接线绝缘损坏等。当产生压力差时，释压活门打开，排除气体。第3阶段为排放阶段，由于电弧能量继续输入燃弧点，产生空气流、气流和微粒流。这种强力高速气流的热量和所带的炽热微粒，造成内部电弧的外部影响，排放阶段至少为几百毫秒。

2分析智能变电站继电保护在线监测系统

对于电力行业而言，多数的继电保护装置都是具有连接网络方面的功能，存在着很强的灵敏度，也是可以对一些问题进行合理的应对。为了避免电力系统出现不可预知的问题，需要合理的应用继电保护的技术，对电力设备自动化运维给予保障，避免损害到电力设备。随着自动化技术的快速发展，电力系统应当引入该技术，从而更好地保证我国继电保护系统的发展。

3内部故障电弧试验条件

在IEC标准中，对预装式变电站的内部故障电弧试验做了明确的规定，包括可接近性的类型、试验的布置、施加的电流和电压、试验程序、试验判据、报告内容等。在预装式变电站的设计中，必须确保操作人员和公众两者的安全。操作人员安全。在操作设备时，当发生内部故障电弧时，必须弄清设备的机械耐受能力，并对热气的燃烧危险及电弧可能引起的火灾加以控制。在这种情况下，操作人员佩戴个人防护器具（头盔、护目镜、手套、棉外套）。公众安全。当设备发生内部故障电弧时，必须确保接近设备的公众的安全。作为公众，他不可能像操作人员那样配戴个人防护器具，因此，热效应判据更加严格（可接近性等级B的内部故障试验）。但是如果热气没有直接喷出预装式变电站外面，则热效应的危险性容易掌握。由于设备的体积小，危险性主要变为机械方面。因此，必须检验预装式变电站在结构上能否承受电弧加热气体产生的压力升高，特别是壳体不得破坏（门或顶盖不得飞出）。在做内部故障电弧试验时，电弧的引燃借助直径约为0.5mm金属线，短路电流为16kA或20kA，持续时间1s。内部电弧的物理现象极为复杂，对燃弧1s来说，可将电弧看作冷态等离子体，由焦耳热释放在介质中的能量很大，约为10MJ。能量的注入，产生强力的压力升高（0.2~0.5MPa），且流体速度很快。气流受到高度压缩，可观察到静止或运动的冲击波。由于高温，使周围的空气离解，并有可能电离，成为导电体。电弧的存在，特别它辐射到壳壁，使周围材料熔化并蒸发，这种烧蚀的产气效应，使之压力大大升高。在试验时，可将试验前和试验后的零部件称重加以定量。由以上可知，内部故障电弧的效应主要是压力升高效应和热效应。

4分析联机检查配置参数

继电保护远程维护系统采集到的保护设备的定值、压力盘等数据后，将其与调度中心发出的继电器调整通知单进行比较，如果两者符合，则作为参考。对于定值单元管理系统的定值存储格式与保护设备有差别或需要根据现场实际操作条件进行回撤的软盘等，需要人为地进行维护。在校准了定值的参考状态后，远程维护系统可以根据预设的时间，定时召唤防护设备的配置参数与参考状态进行在线比对，当防护设备的设定值或压力板发生变化时，远程维护系统会自动显示变更项目，并提供相应的报警信息，提醒操作人员进行及时的处理。

5内部故障电弧试验条件

在IEC标准中，对预装式变电站的内部故障电弧试验做了明确的规定，包括可接近性的类型、试验的布置、施加的电流和电压、试验程序、试验判据、报告内容等。在预装式变电站的设计中，必须确保操作人员和公众两者的安全。操作人员安全。在操作设备时，当发生内部故障电弧时，必须弄清设备的机械耐受能力，并对热气的燃烧危险及电弧可能引起的火灾加以控制。在这种情况下，操作人员佩戴个人防护器具（头盔、护目镜、手套、棉外套）。公众安全。当设备发生内部故障电弧时，必须确保接近设备的公众的安全。作为公众，他不可能像操作人员那样配戴个人防护器具，因此，热效应判据更加严格（可接近性等级B的内部故障试验）。但是如果热气没有直接喷出预装式变电站外面，则热效应的危险性容易掌握。由于设备的体积小，危险性主要变为机械方面。因此，必须检验预装式变电站在结构上能否承受电弧加热气体产生的压力升高，特别是壳体不得破坏（门或顶盖不得飞出）。在做内部故障电弧试验时，电弧的引燃借助直径约为0.5mm金属线，短路电流为16kA或20kA，持续时间1s。内部电弧的物理现象极为复杂，对燃弧1s来说，可将电弧看作冷态等离子体，由焦耳热释放在介质中的能量很大，约为10MJ。能量的注入，产生强力的压力升高（0.2~0.5MPa），且流体速度很快。气流受到高度压缩，可观察到静止或运动的冲击波。由于高温，使周围的空气离解，并有可能电离，成为导电体。电弧的存在，特别它辐射到壳壁，使周围材料熔化并蒸发，这种烧蚀的产气效应，使之压力大大升高。在试验时，可将试验前和试验后的零部件称重加以定量。

6变电站内接线端子松动问题

(1)验收时，对于端子排，要在材料的强度方面提高验收标准。(2)变电站前期验收送电时，对于智能汇控柜、开关端子箱要逐根拉拔端子接线，要确保二次接线紧固、可靠。(3)变电站内施工过程中要把控好施工人员的接线质量，减少施工过程中由施工人员接线造成的接线隐患。一方面要查看压线钳是否符合规范要求，如果所使用压线钳规格与接线鼻子不匹配，就会导致接线鼻子虚接松动；另一方面，要检查接线鼻子是否与端子相匹配，特别对于管型鼻子，如果与端子不相匹配，选用过长鼻子接线后，其裸露部位较易发生短路或触电危险。(4)变电站进行保护定检类工作时，应严格按照作业指导书的要求，对二次回路进行紧固，避免接线松动导致缺陷发生。

结语

总之，在预装式变电站和开关设备中，出现内部故障电弧的可能性是存在的。内部故障电弧以其压力升高和热效应，会给操作人员和公众以及设备造成极大的危害。IEC标准对内部故障电弧提出了试验方法及试验判据，需采用积极措施和消积措施加以防范。同时借鉴国内外在防御内部故障电弧上采取的各种措施，提高预装式变电站防御内部故障电孤的能力。

参考文献

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［2］易辉，熊幼京．1000kV交流特高压输电线路运行特性分析［J］．电网技术，2006(15):1－7．

［3］谷定燮，修木洪，戴敏，等．1000kVGIS变电所VFTO特性研究［J］．高电压技术，2007(11):27－32．