KYN44-12开关柜内部电弧故障的结构设计.pdf

《KYN44-12开关柜内部电弧故障的结构设计》.pdf(乐山电业局一拉得电网自动化有限公司四川·乐山 614000) 摘要:KYN44—12开关柜内部电弧故障是由电弧短路引起的一系列骤变过程,其时间短,但是能量大,破坏力极强,大家对开关柜的安全性能越来越关注。为了保证操作人员和设备的安全,必须对开关柜的关键部位进行强化结构设计,以抵抗内部故障时电弧能量的冲击。关键词:开关柜内部电弧故障结构设计中图分类号:TH7 文献标识码:A 文章编号:(2011)010—101-02 1引言KYN44-12铠装移开式交流金属封闭开关设备(以下简称 KYN44·12开关柜)作为三相交流50Hz,额定电压12kV的单母线及母线分段电力系统的户内成套配电设备,广泛应用于各电厂、变电站及机场、码头、化工、冶金、企业、宾馆、民建等户内供电系统,作接受、分配电能和检测、保护电网之用,其安全性能越来越受到大家的关注。但是内部电弧故障却严重威胁着开关柜的安全,GB3906-2006将内部电弧试验列为耐内部电弧故障的IAC级开关设备强制的型式试验项目,四川省电力公司已经把开关柜耐内部电弧故障的能力作为招标首要考虑因素。因此开关柜制造厂在设计和生产时,必须考虑内部电弧故障问题。我们的目标就是合理设计,强化开关柜结构,确保发生内部电弧故障时,高温高压气体只能从预设的压力释放通道泄放,不能影响邻柜,并且满足以下5个判据: (1)开关柜各室柜门及盖板应关闭,不能脱离柜体; (2)开关柜壳体不出现破裂,无零件飞出; (3)可自由接近的壳体外部,不烧穿成孔洞; (4)垂直和水平指示器不受热而点燃: (5)接地连接仍然有效。为满足以上判据要求, (Z),1rl25O·,说明结构设计中的强化处理措施。 2基本物理现象内部电弧故障是由柜内电弧短路引起的一系列骤变过程, 其时间短,但是能量大,破坏力极强。当发生内部电弧故障时, 由于开关柜在极短的时间内没有辐射、对流和热传导的热交换形式,其巨大的电弧能量释放过程是以气体爆炸方式体现的,这一过程开关柜将受到很强的机械应力和热应力,同时伴随热、声、光、金属蒸汽、电磁、粒子流、冲击波等多种效应。当开关柜的耐受强度不足以抵抗内部电弧故障的威力时,开关柜门和盖板便会破裂飞出,破损的零件也会高速飞出并伴随大量火焰,造成其它开关柜损坏,甚至威胁操作人员生命。内部电弧故障产生的影响和破坏程度与壳体大小、电弧电压、电弧持续时间以及短路电流大小有关。一般来说开关柜中内部电弧故障经历四个物理阶段。表1内部电弧故障的四个物理阶段通过对开关柜内部电弧故障气压变化的进一步分析,可以用图1中的折线OABC来表示。其中:0是电弧点燃的时刻:A点对应时间t,是柜项的泄压盖开始动作的时间;AB段表示泄压盖开启后排气降压和电弧燃烧产生的气压升高合成的压强变化曲线,它与泄压通道的面积大小有关:点B是排气降压瞬时与电弧产生压力平衡的转折点,BC段是在时间t:以后柜内残存压力迅速降低为0的过程。图1内部电弧故障试验中开关柜内气压变化图从图可知,对开关柜威胁最大的时刻是t.,即压缩阶段结束时,此时柜内空气被压缩,温度和压力急剧升高,柜顶的泄压盖开始动作的时刻,此时最危险,对开关柜的破坏最大。因此应以此冲击力为设计准则,设计的开关