摘要：近年来，我国经济的快速发展，电力行业取得了较大的发展，低压成套开关设备已被广泛应用于我国众多行业和领域，许多现代化企业也积极引进了各种先进的技术和设备。在输配电设备中，不论是低压成套开关设备的外形还是性能，都得到了很大改善和提升。但在实际应用中，低压成套开关设备短路等故障依然存在，给社会生产和人们的生活带来了安全隐患。分析了我国低压成套开关设备的发展趋势及发展过程中存在的问题，结合我国的实际情况寻找新的改进思路，全面提升低压开关柜的安全性和稳定性，以期为日后的工作提供参考。
关键词：低压成套设备；内燃弧故障；试验解析
引言
低压成套设备内部燃弧故障因绝缘破坏及空气击穿，产生热、声、光、电磁波和冲击波等现象，并通过气体急剧膨胀使柜体中的燃弧部位隔室压力骤然增大，波及设备周围人和设备，危害巨大。因此，评估成套设备限制由内部电弧故障引起的人身伤害、成套设备损坏风险和有限的继续使用性尤为重要。
1我国低压成套开关设备的发展趋势
1.1外形精致化
资源稀缺决定了我国低压成套开关设备外形精致化、紧凑化这一发展方向。外形的简单、美观、实用对设备的功能发挥和操控有一定的影响。在低压成套开关设备发展的过程中，各大企业遵循“经济实用”的原则，努力将低压成套开关设备的外形设计得更精致，以达到节能减排、减低能耗的目的。因此，进一步优化和设计低压成套开关设备的外形是非常必要的。
1.2结构标准化
低压成套开关设备的市场竞争越来越激烈，企业只有不断优化生产结构，提高生产效率，才能迅速占领市场份额，赢得目标客户，确保立于不败之地。国家电网也对各个企业进行了一些标准化要求，并制定了一系列适合国家电网要求的标准定制柜型。例如最近正在研讨中的特定柜型的低压开关柜对电弧故障试验进行了特定要求。为了确保竞争优势，大部分企业积极引进国外的先进经验、技术和设备，包括柔性加工线、数控钣金加工设备等，大大提高了钣金件的加工工艺。此外，组装式的柜体结构开始逐渐取代焊接式，抽出式柜体结构逐渐取代固定式，骨架各个相关部件的生产也朝着模块化、标准化的方向过渡，各部件的组装均可以按照模数化安装孔完成，缩短了生产周期，提高了生产效率。
1.3操控智能化
智能化是新时代发展的基本方向之一。面对越来越高的人力成本，企业唯有将操控技术向智能化的方向发展，用电子智能替代人工操作，才能在竞争中获取价格优势。此外，智能化操控也是提高设备运行安全的有效途径之一。数字仪表的推出使低压成套开关设备向智能化的方向发展。目前，我国低压成套开关设备的元器件性能及壳体的加工设备基本上都已实现了智能化和可通信化，工作人员在操作室内就可以对现场的配电装置进行智能操控。在实际操作中，许多企业针对有些开关原件较低端状况，使用传感器和数字采集器对相关参数和运行情况进行收集，并传达一些控制指令，大大降低了企业生产的人力成本。
2低压成套设备内燃弧故障试验解析
2.1低压核电柜
核电站电气厂房内部空间狭小，中低压设备都排列紧密，如果不采取内燃弧防护措施可能使故障扩大，损坏相邻的设备，引起更严重后果，核电站设计寿命为40～60a，在此期间，成套产品需要保证可靠运行。近年来，随着我国核电行业大力发展，越来越多的成套设备都会进行内燃弧故障试验，来保障真正运行时的安全。一般情况下，低压核电柜由于没有本线路段的进线断路器保护，线路发生短路时上级中压开关需跳闸保护，中压保护开关断开至少需要0．3s，因此为了尽可能模拟实际运行的情况，试验时间选择0．3～0．5s。内燃弧故障试验的燃弧点选择，除一般成套开关柜强制规定的3个点外，还需考虑每个电器元件中最小单元空间产生电弧和压力的危害。燃弧点选择:①6MPCC出线排，②3MMCC出线电缆，③半模GV4MCC出线电缆，④2MGV42MCC出线电缆，⑤半模PCCNSXm，⑥VBB(垂直母排)，⑦HBB(水平母排)。
不带限流器或电弧抑制器的试验单元时，从三相电压最先起弧开始至三相电流结束，试验燃弧时间为300ms。引弧铜丝模拟内部故障燃弧点，在通电时间300ms后试验回路切断。此次燃弧时间大于通电时间50%，说明此次试验数据有效。
2.2燃弧保护等级分类
内部燃弧故障测试判定依据在IEC/TＲ61641—2014中共有7条，分别为(1)门、盖板等是否处于正确的使用状态，是否没有被打开;(2)指示器和成套设备之间，没有超过60g的成套部件飞落;(3)电弧的燃烧是否在成套设备可自由接近处2m内的外壳上造成孔洞;(4)指示器是否没有被点燃;(5)外壳的可接近部件的保护电路连接是否仍然有效;(6)电弧被限制在成套设备的指定区域，并且没有在其他区域产生电弧;(7)将受电弧故障影响的功能单位清理、隔离或拆卸后，可以紧急操作成套设备的其他部分，然后施加1．5倍额定工作电压的工频耐受电压试验，持续时间1min，应无击穿闪络。
2.3内部母线的选择与安装及电气连接要求
为保证电力系统能正常稳定运行，在进行母线选择、安装与电气连接时，应确保达到以下要求与标准。（1）升温试验没有出现异常现象，绝缘体以及导体的各项性能指标符合标准要求。（2）母线与母线分段间的距离标准合理，若实际距离超出标准范围，应及时作出调整。母线以及相关电气设备完好，未有破损，也不存在污染现象。若有污染，及时使用无水酒精擦拭干净，并涂抹电力复合脂，更好提升其性能状态。（3）母线、螺栓之间的穿连顺序应当是从下往上。在连接时，先紧固螺栓，保证实际力矩与设计数据相符，之后安装母线。完成母线安装后，进行电气设备安装，并对母线以及与母线所连接的电气设备进行耐压试验，确保试验结果与标准数值相符后，进行后续连接。为保证整个连接过程的安全性，工作人员需对因不同金属膨胀引发的接触不良问题进行考虑满足，提前制定相关预防方案。
2.4内燃弧预防区验证的试验方法
IEC/TＲ61641—2014 6.1和GB/T18859-2016 6.1条中对绝缘材料提出了一定的要求，但是并未详细规定进行验证的方法，只是说要满足IEC61439-2和GB/T 7251.12中的性能要求。IEC61439-2—2011和GB/T 7251.1-2013中受绝缘材料影响的试验包括:(1)外壳热稳定性验证(如适用);(2)绝缘材料耐受内部电效应引起的非正常发热和着火的验证;(3)耐紫外线(UV)辐射验证(如适用);(4)提升试验;(5)机械碰撞试验(如适用);(6)成套设备的防护等级;(7)电气间隙和爬电距离;(8)介电性能;(9)温升验证;(10)短路耐受强度。
结语
在低压成套电气开关设备运行过程中，内部母线材料、安装方式、电气连接等又会对设备的运行状态、运行质量产生直接影响。对于一般工业领域和核电领域的低压成套设备，内燃弧故障试验后判定主要侧重柜子的整体结构、绝缘耐压性能，在防护人身安全的前提下，还可考虑后续操作的安全和使用情况。而高压成套设备发生内部燃弧故障危害巨大，暂不考虑设备二次使用情况，仅确保操作人员和其他设备绝对安全。另外，建议在成套设备提高柜体内部燃弧故障能力的同时，应定期对设备进行检查和维护，定期清洁和检验绝缘件，对运行维护人员进行专业培训，尽量避免内部燃弧故障事故发生。
参考文献
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