户内开关设备和控制设备的内部故障.doc

1、伴随着电气产品的标准的不断完善化的修订，明显的一个问题越来越突出地上升到一定的高度，即标准更加侧重于站在使用者的角度考虑问题。其中最明显的表现就是通过已经修订和征求意见完毕的 GB3906-200X 和正在修订之中的IEC60298 中已经做了重大修订的两项内容来体现。首先，GB3906-200X 取消了以制造定义的铠装式、箱式和间隔式的定义，取而代之的是维护使用者权利的“用电连续性”的概念；将内部电弧型开关设备和控制设备（IAC）引入标准并规定了“对作为 IAC 级的开关设备和控制设备该项为必试项目，并在铭牌上加以标识”。其次，IEC60298 将内部电弧试验由原来的“与用户协商”修订为“必

2、试的强制性的型式试验项目”。我们今天对内部电弧级（IAC）级的开关设备和控制设备做一简单介绍。一内部故障：1内部故障：由于金属封闭设备本身的缺陷，或异常的工作条件，或误操作等原因，造成的外壳内部的故障，可能引燃内部电弧。2内部电弧级开关设备和控制设备（IAC） internal arc classified switchgear and controlgear（IAC）：经试验验证能满足在内部电弧情况下保护人员规定要求的金属封闭开关设备和控制设备。简单的讲，IAC 级开关设备和控制设备就是我们通常所讲的抗弧型产品。二相关标准规定：GB3906-1991 将 IAC 级开关设备和控制设备规定为与

3、用户协商项目，就是说用户需要时制造商按用户要求进行试验和提供产品。IEC60298-2005 将 IAC 级开关设备和控制设备规定为：必试试验项目，并在铭牌上加以标识。GB3906-200X 规定为 IAC 级开关设备和控制设备必须在铭牌上加以标识，但尚未明确是必试项目。三内部电弧的主要起因：1操作和维护故障；2大气过电压和操作过电压；3固体绝缘材料的电气故障；4负荷开关、断路器或熔断器过载。四内部电弧的主要效应：内部电弧直接对周围绝缘气体加热，一部分能量通过对流传递，并以热能方式加热导电体，从而导致设备隔室内部压力上升，在规定的预定压力限值之后，热气体膨胀，造成设备内部压力释放。热气体以及瞬

4、态压力波会危及周围人员和设备以及建筑。五内部电弧可危及的类型（可触及性的类型）1非柱上安装的金属封闭开关设备和控制设备：在设备现场，可能需要区分金属封闭开关设备和控制设备的两种可触及类型： A 类可触及性：仅限于授权的人员； B 类可触及性：不受限制的可触及性，包括一般公众的。对应于这两类可触及性，规定了两种不同的试验条件。金属封闭开关设备和控制设备外壳的不同侧面可以具有不同的可触及性类型。采用下述代码表示外壳的不同侧面：F：前面L：侧面R：后面前面应由制造厂明确规定。n 例如对于我们一般所用的 12KV 产品，如其铭牌标志为：n 等级：IAC BFLRn 内部电弧：25KA，1S的意思就是：

5、内部电弧级产品。正面、侧面、后面为 B 类可触及性；短路电流有效值为 25KA，持续时间为 1S。2柱上安装的金属封闭开关设备和控制设备：n C 类可触及性：接触不到的设备限定的可触及性六试验时设备与试品的关系（模拟现场环境和人员与设备的相对位置）：设备后面到墙的距离：对于可触及型：800mm；对于不可触及型：100mm；设备侧面到墙的距离：200mm；设备到指示器（模拟操作人员）的距离：300mm。七试验的电流、电压、峰值电流的规定：对于 50HZ 的设备，峰值电流为交流分量有效值的 2.5 倍。持续时间推荐为：1S，0.5S 和 0.1S。如对于 31.5KA 的设备，其内部电弧的试验值推

6、荐为：31.5KA/1S。八考核 IAC 级设备的判据（内部电弧试验成功的判据）；1正确紧闭的门、盖板没有开启；2没有出现封闭柜体破碎现象；3电弧未造成可触及侧烧穿；4人员（指示器）未因热气体效应而点燃；5柜体接地点仍然保持连接。九一般的 IAC 级开关设备和控制设备应具备的条件：1具有压力释放通道，而且每一个主要功能单元都应有独立的压力释放通道说明一点：如果设计时不可能实现两个功能单元分别有独立的压力释放通道，则可考虑两者共用一个通道。但应该确保：当一个功能单元发生故障由此通道排泄压力时，不能波及另一个功能单元，反之亦然。2各个隔室间的防护等级应该达到 IP403门、面板要有一定的强度和足够

7、的安装强度门、面板的材质和厚度要考虑适当；与门、面板相连接的零部件要保证足够的强度和安装距离。需要说明的是，做 IAC 试验时，一般都按照安装螺栓或铰链间距 200mm 左右，但实际生产时就与之不同。如果说将间距放到 400mm，大家都没有理论或实践的证明。所以，我想应该大体与试验时保证相差无几。我的想法是最多螺栓或铰链的间距不要超过 300mm。4设备上的与一次功能单元相通的部件应该有防护措施这一点尤其需要说明。现在生产的设备为节约成本或简化工艺，大多没有做到。如安装在柜体后部的与电缆室相通的带电显示器没有防护措施；如前后门的观察窗应该用 10mm的防爆玻璃但现在基本都用 6mm 的普通玻璃

8、代替，这对于 IAC 级产品的绝对禁止的。5压力释放通道要有足够的空间和强度关于压力释放空间，没有明确的规定必须为多大。但如果设计得太小，势必将阻止压力释放而危及相邻部件。一般，应保证不小于 500mm2。至于强度，应保证释放压力时，开启的盖板不被气流所冲击脱离柜体而伤及远处人员。6户内设备的外壳防护等级应不小于 IP40，确实保证人员不被气浪所伤及十IEC 建议的 IAC 级开关设备和控制设备应具备的条件：除上述应具备的条件外，IEC 标准更加强调的是人性化，即内部电弧产生后由该设备自行处理，也就是内部电弧通过设计上对设备容积、绝缘电弧隔室、压力释放装置和具有能量吸收作用的冷却系统进行综合考

9、虑来解决，最后通过柜体外部的统一的安全的通道排除。主要做法是通过压力内部导向传递到气体冷却器而释放。试验结果表明：应用了这种气体冷却器后，气体喷发速度下降了 35%。十一。其他的可以限制内部故障对外影响的措施。1利用光传感器、压力传感器、热传感器或者母线差动保护快速切除故障，缩短故障时间；2采用适当的熔断器与开关装置组合来限制允通电流和故障持续时间；3利用快速传感、快速合闸装置（灭弧器）将电弧快速转移到金属短接回路快速消除电弧；4遥控。十二其他应该注意的几点1仅当前门关闭时，才能把可抽出部件从工作位置移开到其它位置或由其它位置移到工作位置。应该说对于需要开门操作的设备是不具备 IAC 级设备的

10、含义的。2IEC60298 推荐所有的主要一次功能单元都应该具有 IAC 级功能。这种说法与我们以前考虑和试验的只在断路器室和电缆室具有 IAC 功能是不同的，设计时我们应该加以考虑。按照现在的做法是：母线室同样应该具有 IAC 功能。3如果按照制造厂的说明书安装、运行和维护开关设备，则在其整个使用期间出现内部电弧的概率是很小的，但不应完全忽视。4并不是所有的户内设备都应该是 IAC 级设备。如不在 GB3906 规定范围之内的 GG-1A 型固定设备。在产生的危险可以不计的场合：没有必要选择 IAC级金属封闭开关设备和控制设备。 在需要考虑产生的危险时，只能使用 IAC 级金属封闭开关设备和控制设备。结论尽管现有的设计对开关设备和控制设备进行了不断的优化，但在运行中出现内部故障还是不可避免的，所以设计上对于 IAC 级开关设备和控制设备的考虑是必要的，并且不应流于形式化。