3故障電弧的防護

　　從總體上來講，故障電弧的防護分積極防護和消極防護。前者防止電弧的產生，后者限制電弧的負面效應。

　　積極防護措施如下：

　　(1)結構措施：①將帶電件絕緣和部分絕緣；②結構設計中不形成弧根；③采用耐弧絕緣材料；④設立隔離壁和隔板；⑤有足夠的導體間距離、空氣和爬電距離。

　　(2)使用的元件：①使用損失能量小的電氣設備；②采取過電壓保護。

　　(3)運行管理：①對設備進行檢查和維護；②對設備進行空調；③檢查接觸和連接部位；④清洗和檢驗絕緣件。

　　(4)防止誤操作：①進行電氣和機械聯鎖；②進行人員培訓。

　　消極措施主要是限制電弧產生的消極效應。消極措施包括：

　　(1)空間限制：①使用耐壓和耐熱的材料；②設備總體按耐壓溫度和耐熱性設計。

　　(2)限制電弧能量：①通過帶短路裝置的故障電弧防護裝置限制電弧持續時間；②通過限流器限制電弧的能量。

　　內部故障電弧的能量很大，其危害極大。如在一條短時耐受電流為25kA和電弧電壓約為600V的20kV電力系統中，電弧釋放的能量為40.5MJ。這個能量可使15.6L的水在1s內蒸發，或使42kg的鐵在1s內熔化。

　　內部故障電弧釋放的大量能量，會使壓力急驟上升，并造成嚴重的熱效應。因此，開關設備制造商已認識到內部故障電弧造成的嚴重后果，紛紛在自己的開關設備上采取措施，限制內部故障電弧的效果，減少其影響。一般來說，一個性能好的開關設備均采取積極和消極這兩種措施，以達到最佳限制內部電弧的效果。在現有的消極措施中，故障電弧防護裝置是減少電弧能量的好方法。

　　4“Arcon”故障電弧防護裝置

　　該故障電弧防護裝置由傳感技術、計值單元和滅弧裝置組成，以確保最大人身和設備安全。這是德國Moeller公司研制的新品。它將故障電弧的效應限制到它的弧根處。該裝置在排除了故障原因和交換滅弧裝置后又作好了運行準備。

　　當出現故障電弧時，傳感器檢測到發射的光和電弧電流，并在主控制器內計值。主控制器將滅弧命令下達給滅弧裝置。滅弧裝置(ARC—AT)形成一個并行于故障部位的三相金屬短路。由于母線上電壓降低，使之燃弧所需的電壓下降，電弧在點燃后不到2ms內(65kA時)熄滅。這就意味著未達到造成破壞的最大值。由滅弧裝置產生的三相短路被斷路器開斷。

　　這種故障電弧檢測裝置由光和電流傳感器及電子計值單元組成。基于光纖的光傳感器可以監視主母線和支母線以及所有母線連接和接頭系統。在這里還用點傳感器取代線傳感器來監視設備。電弧電流的檢測通過每個斷路器前的測量互感器。在故障電弧情況下，由傳感器監測和處理發射的光和電弧電流。所有為故障電弧的主母線供電的斷路器脫扣，并開斷電弧。

　　故障電弧檢測裝置的總開斷時間主要取決于斷路器的動作時間，介于30～70ms之間。

　　脫扣單元監視2個單獨的母線段，并相應地接到各母線段所屬的滅弧裝置。在設備內，裝有多個計值單元。它們通過一個通信總線相連。

　　總之，采用故障電弧防護裝置可使電弧在產生的初始階段被熄滅，從而保護人身和設備的安全。

　　Moeller公司與伊爾梅瑙工業大學在開關柜門打開的情況下對Arcon故障電弧防護裝置進行了試驗。試驗表明，Arcon故障電弧防護裝置大大減小了人身受傷害的風險。