[实用新型]电缆夹层井防爆装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及故障电弧防护技术领域，具体而言，涉及一种电缆夹层井防爆装置。

背景技术

电弧烧伤的电气工作中较常见的伤害事故。根据统计，在检修及调试低压电器设备中，电弧烧伤约占总事故的60％。低压系统中电弧燃烧的温度高达3000～5000℃；而中压系统则高达20000℃，为太阳表面温度的4倍。电弧燃烧期间所产生压力效应、热效应、辐射和声响效应以及有毒气体均对人体产生严重的伤害，尤其是电弧的热效应对人的伤害，它产生很大比例的辐射热能，而它是人眼所看不见的，它可能造成皮肤的二度和三度烧伤，它对人的伤害是严重的、甚至是致命的。

根据国外的研究和试验结果，故障电弧的形成可分为以下四个阶段：

第1阶段为压缩阶段，持续时间约5～15ms。在这一阶段温度上升，并产生动态压力波。

第2阶段为膨胀阶段，持续时间约5～15ms。在这一阶段短暂的时间内，因燃弧区和周围空气之间存在压力差，开始产生气流。

第3阶段为排放阶段，这一阶段可能持续几百毫秒。在这一阶段由于电弧能量继续输入燃弧点，产生空气流、气流和微粒流。这种强力高速气流的热量及所带的炽热微粒，内部电弧开始形成对外部的影响。

第4阶段为热效应阶段，亦即为燃弧的最后阶段。在这一阶段最终包围短路电弧的空气几乎达到电弧的温度。从这一阶段开始，大部分燃弧能量作用于开关设备的固体零部件。此时开关设备有烧穿的危险。

开关柜发生内部弧光故障产生的能量可高达8～60MW，它主要与电弧的燃烧时间以及短路电流的平方值成正比，其它因素则包括柜体几何尺寸以及所使用的材料等等。电弧燃烧持续时间超过100ms，所释放的能量开始急剧增加，大约150ms左右电缆开始燃烧，200ms左右铜排燃烧，到了250ms左右钢材开始燃烧。所以，从保护设备的角度来说，目前采用变压器后备过流保护长达1.2～2.0秒的动作时间，对于为开关柜内部弧光短路来说其保护效果是很差的，往往是开关柜烧得面目全非保护才动作，事后故障电弧起始点地没有办法确定了，而在这一期间电弧燃烧释放的巨大的能量对附近工作人员的伤害也是不可避免的了，特别是在开关柜门打开维修的情形。

燃烧的电弧将周围的空气加热，引致空气膨胀，并在开关柜内部产生巨大的压力。开关柜的门可能被炸开，配电房建筑物的墙或天花板可能会倒塌。此外，压力也会使某些不牢固的部件从开关柜中抛出。电弧将使电极材料熔化和蒸发，这些热量通过辐射形式使可燃性材料(如运行维护人员的服装)着火，非可燃性材料热分解。同时高温高压气体，伴随电弧效应产生炽热的金属和非金属材料颗粒由柜体逸出，造成人身伤害，甚至引起火灾。发生弧光故障时产生的明亮的弧光，还可能引起运行维护人员暂时性的失明，连同巨大的声响效应更可能引起休克，而这也将增加弧光故障伤害的危险性。

在对人的伤害方面，巨大而集中的辐射能量从开关设备中向外爆发，所产生的压力波可能损坏人的听力；高强度的闪光损坏人的视力；超高温的电弧火球可能严重烧伤工作人员的身体；压力波也可能使某些松脱的材料(比如损坏设备的碎片、工具和其它物件等)抛出对人造成伤害。还有电弧燃烧所产生的有毒气体(一氧化碳、铝及铜蒸汽等)对人的呼吸系统也造成伤害。

开关柜内部电弧故障是一种不可预测的偶发事故。与大多数人非常熟悉的火灾情况相比，电弧故障是一种发展非常快的事件，这是由于保护装置自动启动切除故障的原因，持续时间一般小于1秒。发生电弧故障所产生的总能量，可能大于一场严重火灾产生的能量的三、四倍，并且它是在一个非常短的时间内高度集中释放的能量，因而可能对附近工作人员造成致命的危害。另一个显著的差别是，在火灾情形由于产生火焰，我们可以看到明显的冲击，其热能大致为50％的对流热(即火焰)和50％的辐射热。而在电弧故障情形，可能存在高达90％的辐射热，它意味着可能即使是事件引起轻微的、甚至看不到火焰，都可能对附近人员造成严重的伤害。

现有技术中除了电力人员操作人员严格执行操作规程以及佩戴专业的防护装备、配置高速电弧光保护装置等方面防护措施外，对于电气柜的结构方面却没有进行防爆泄压设计，不能够有效地应对电弧故障产生的气压冲击。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电缆夹层井防爆装置，以解决现有技术中电气柜的结构方面却没有进行防爆泄压设计、不能够有效地应对电弧故障产生的气压冲击的问题。