低压成套设备引弧试验新旧标准的差异研究

作者:广州业科电气技术有限公司 | 来源:广州业科电气技术有限公司 | 日期:2018-04-12 | 浏览:693

十三五期间,电力基础设施建设仍将保持着较大投资规模,因此承担电能传输和分配、用电设备保护与控制任务的低压成套开关设备与控制设备(以下简称成套设备”)极其重要。

 

成套设备广泛应用于生产现场、住宅小区等低压配电系统,其质量的好坏直接影响系统的安全和稳定。而成套设备的内部故障电弧是一种频发性、灾难性的严重故障,据有关资料统计,由内部异常故障电弧引发的电气火灾、人员伤亡等事故占相当大的比例,且有继续增大的趋势[1-3]

 

 内部故障电弧的危害

 

当成套设备的某个部位产生故障电弧后,故障电弧会迅速燃烧,所产生的能量可高达几十MA2s,甚至几百MA2s,与故障电流的平方及电弧燃烧的持续时间成正比。当持续时间超过100ms后,所释放的能量急剧增加并呈指数级上升,引起包括弧光、弧声、热量及压力等效应,对开关设备的电缆及铜排等造成严重损坏。

 

同时,将可能导致门被炸开、内部不牢固的部件飞出,高温高压气体伴随电弧效应所产生炽热的金属和非金属材料颗粒将由柜内逸出,随时会造成人身伤害,甚至引起火灾[4-5]

 

可见故障电弧的危害性非常大,对成套设备限制由内部故障电弧引起人身伤害、成套设备损坏风险和继续使用适用性能力的研究变得非常重要[6-8]。因此,本文将从成套设备引弧试验的标准研究出发,为后续的研究和相关技术人员提供一定的技术指导。

 

 新旧标准差异解读

 

新标准GB/T 18859-2016《封闭式低压成套开关设备和控制设备在内部故障引起电弧情况下的试验导则》对成套设备由于内部故障引起电弧情况下的试验方法给予指导,于201771日实施,替代旧标准GB/Z18859-2002[9-10]

 

2.1  试验参数的差异

 

1)试验电压的不同

 

旧标准要求:试验电压至少等于成套设备的最高额定电压Ue,误差为+5%;而新标准则明确为Ue×( 105±5 )%

 

2)允许短路电流的不同

 

新标准新增:每相电流应等于允许短路电流,偏差为,功率因数的偏差应为

 

3)频率的不同

 

旧标准要求:当额定频率为50Hz60Hz时,频率范围应为48Hz62Hz;其它频率的偏差为额定频率值的±10%;新标准改为:所有试验在额定频率下进行,偏差为±25%

 

4)试验持续时间的不同

 

新标准新增:当电路由限流器件保护时,电压施加时间至少为0.2s

 

2.2  试验程序的差异

 

1)电源电路的不同

 

旧标准只说明试品的连接应与正常使用一样;新标准新增:试品的连接中,包括PENPEN导体的连接件,都应与电源的中性点直接连接。

 

2)引燃线尺寸的不同

 

旧标准只规定了不带限流保护器时的引燃线尺寸,其他都参考选择;而新标准新增了详细的带限流保护器时引燃线尺寸的选择,并详细说明了该情况下的试验有效性和重复试验的判定原则。

 

3)推荐电弧引燃点的不同

 

旧标准只说明引燃点的选择应使其生成的电弧效应产生最大的压力;新标准推荐了具体的引燃点:①、出线单元的负载侧;②、出线单元的电源侧和相关的电弧引燃防护区(但不应在电弧引燃防护区引发);③、沿配电母线;④、沿主母线;⑤、进线单元的负载侧;⑥、进线单元的电源侧。

 

2.3  试验指示器的差异

 

1)指示器材料的不同

 

旧标准统一采用单位面积质量约为150g/m2的黑色棉布;新标准规定了不同成套设备的试验用棉布类型:质量为150×( 1±20%)g/m2的棉布(限制接近类)和质量为40×( 1±20%) g/m2的细麻布(非限制接近类),且均为100%黑色棉纤制成。

 

2)指示器安装的不同

 

旧标准简单要求:指示器应垂直固定在最高2m,与成套设备相距30cm±5%的人易接近的气体可能喷发出的所有面附近;而新标准具体说明:指示器应垂直放置在与成套设备每个面板平行的平面内,高度为2m±50mm,与面板距离为(300±30mm,并以棋盘形式均匀分布,覆盖被评估区域的40%50%,另外还指出指示器安装架的尺寸,与面板距离的测量方法及指示器的安装图示。

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