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1、 建筑节能 电气开关 等杂志发表技术论文。电力网高级工程师,IEEE 电气电子工程师协会会员,IEEE PES 电力与能源分会会员。杨绍江近三十来年,电气工业领域逐步意识到,弧闪事故对于工作在裸露带电导体附近的人员来说,是一种非常危险的伤害。弧闪事故不仅存在极大的触电危险,而且由于电弧造成周围空气电离释放出大量热能,还会对人体造成严重的烧伤。根据美国国家消防局(NFPA-National Fire Protection Association)的定义1,弧闪事故是一种和能量释放相关联的危险状态。而这一能量正是由电弧所释放出来的。弧闪事故是由带电导体间短路(相间短路或对地短路)或将绝缘击穿引起的
2、,使得周围空气电离释放出大量能量,且高温引发金属气化膨胀发生爆炸。02一.弧闪分析概述1、什么是弧闪事故(Arc Flash)2、弧闪事故的危害图 1-弧闪事故现场弧闪事故中心的温度可高达约19427。即便在弧闪事故的外部边沿,温度也可以达到约12760。这样高的温度足以使导体直接气化(铜的气化温度为2567)。在如此高温的状态下,金属导体都难以承受,所以极易熔化其它设备,引发火灾。2003到2007年我国发生的特重大电气2.1 弧闪事故对设备的损害03图 2-事故能量 I2t 与燃弧时间火灾中有43.89%是由于短路故障导致的2。而大量的调查显示85%以上的短路故障是电弧短路3。图2展示了事
3、故能量I2t与燃弧时间关系。该数据来源于开关柜制造厂家的试验数据。从图中可以看出当燃弧时间超过100ms后,电力电缆开始燃烧,当燃弧时间超过200ms后,铜母线开始燃烧,当燃弧时间超过约300ms后,在电动力及高温的作用下,导致金属或非金属构件脱落崩裂,严重的使配电柜解体,甚至柜体钢材都开始熔化燃烧。0100带弧光保护总跳闸时间7+(3580)电缆燃烧铜燃烧超过300ms钢燃I2t,kA2s200400ms2.2 弧闪事故对人体的伤害虽然弧闪事故来源于短路故障,但和短路故障又有明显的差异。理想的短路故障电流只在带电导体上产生和流动,但是弧闪事故却可以通过被短路的电流,电离周围空气向外蔓延。大量
4、的热能在有限空间的电柜内被集中释放,导致巨大声响的爆炸。因此一旦发生弧闪事故,事故点附近的操作人员不但面临着触电的危险,而且还有被严重烧伤以及遭受二次伤害的可能。此外对人体的视觉,听觉,嗅觉功能及神经系统等器官组织也可造成永久性伤害4。据美国C a p-S h e l l咨询公司统计:全美在工作场所内每天发生约5到10起弧闪爆炸事件。而美国劳工部(Department of Labor)统计:每年约有2,000人受到严重的电气灼伤4。法国每年平均电气事故125起,其中弧闪事故占77%。04根据美国相关组织所做的大量研究和分析,导致弧闪事故的直接原因就是短路事故,而区别于理想状态下短路事故的特点
5、是,故障电流不再仅仅流通于导体与导体,或导体与大地之间,而是可以将事故点周围的空气电离并向周围空间释放出能量从而引发弧闪事故。弧闪事故产生的原因包括人为原因及技术原因。(1)误入变配电站带电间隔(2)配电系统隔离开关误操作(3)未对工作区域进行接地(4)未对工作区域进行验电粉尘污染或绝缘损坏。在脏污环境、潮湿条件下,绝缘材料受潮,设备绝缘表面产生凝露和附着污秽,导致设备绝缘水平下降而造成事故。或由于电气设备绝缘材料爬电距离不足而引起绝缘击穿;或者由于绝缘材料材质缺陷,电气设备运行时间较长,在强电磁场作用下绝缘性能严重下降而导致绝缘击穿故障。电气开关触头接触不良。电气开关由于一些触头接触面积不足
6、,紧固螺栓松动,或配电柜断路器手车触头接触不良、错位,在大电流流过时引起过热、熔化进而导致相间、相对地击穿,而断路器没有灭弧装置或灭弧装置损坏、缺失,导致内部燃弧喷到断路器外部。设备正常检修后,电气维修工具或设备细小部件被遗漏在配电柜内。维护或维修后错误的接线和母线连接。小动物(尤其是老鼠)进入配电柜内。弧闪事故产生的人为原因指人为错误,即由于人为疏忽导致的接触,覆盖或移动,主要包括:弧闪事故产生的技术原因主要包括:3、弧闪事故产生的原因(1)(2)(3)(4)(5)05通过上文的阐述,可以了解到弧闪事故的危害性巨大。虽然如此,但通过有效的评估,找到适当的措施,可有效降低弧闪事故对人身或设备的