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城市戶外輸配電開關柜的消防安全

2021-05-31

在分析戶外輸配電開關柜起火原因的基礎上,從幾個方面提出了戶外輸配電柜的消防安全措施。 關鍵詞: 戶外輸配電開關柜; 環網柜; 變壓器柜; 防火設計; 消防安全 當前,電力系統已成為城市建設和生活必不可少的基礎設施,作為電力系統主要設備之一的戶外輸配電開關柜也普遍存在于日常生活中,如圖 1、圖 2 所示。在舉世矚目的上海世博會期間,世博園里也可見到大量的輸配電開關柜等設備。 圖 1 上海小區內的環網柜 圖 2 上海世博園內的變壓器柜 1 戶外輸配電開關柜簡介 如圖 1 所示環網柜屬于輸配電開關柜的一種,經常在路邊見到的是充氣式環網柜。所謂充氣式環網柜即將高壓元件(如斷路器、隔離開關、符合開關、接地開關、互感器、母線等等)密封在充有較低壓力的壓縮氣體(如壓縮空氣、SF6、N2 等等) 的封閉殼體內的一 種金屬封閉開關設備。 圖 2 所示的變壓器柜也與戶外輸配電開關柜有緊密聯系,變壓器柜有兩種型式:① 干變帶外殼,可以和 戶外輸配電開關柜布置在一起。② 戶外輸配電開關柜內裝設干變,比如在 35 /10 kV變電所中, 10 kV 所用 干變可以裝在開關柜內。 輸配電網絡如發生故障導致起火,將產生大面積的停電事故,給人們的生產生活造成非常不利的影響以及巨大的經濟損失。在此將損失分為直接經濟損失和間接經濟損失兩方面。直接經濟損失,根據戶外輸配電開關柜連接的支路核定損失,一個支路成本在 5 萬元至十萬元,每個戶外輸配電開關柜內大多是四到六條支路。間接經濟損失更加無法估計,例如在 2009 年 8 月 11 日,成都雙流國際機場及周邊因停電致使機場被迫關閉 3 h,148 個航班被延誤,近萬名旅客滯留。后來,經查連接機場的開關柜開關著火是導致供電網絡癱瘓是造成這次長達近 5 h 停電事故的主要原因。從圖 3 上海輸配電網絡失火統計(截至到 2010 年8 月)可看出,最近 3 年,由于輸配電網絡造成的火災事故成逐年上升趨勢。圖 4、圖 5 所示為一建筑工地的 10 kV 環網柜發生故障導致失火的現場照片。 圖 3 上海市輸配電網絡失火統計 2 戶外輸配電開關柜起火原因分析 經事故調查,研究分析后認為戶外輸配電開關柜失火的主要原因大多是柜內絕緣件局部放電造成的,外部雷電沖擊也是造成戶外輸配電開關柜失火的因素之一。 2. 1 內部絕緣件局部放電中、高壓電氣設備的絕緣部件,在工廠的制造中很 91 朱小彤等:城市戶外輸配電開關柜的消防安全 2010 年第 12 期 圖 4 建筑施工場地環網柜失火 圖 5 燒損后的環網柜 難做到十分純凈和致密。絕緣內部容易含有小的氣泡和氣隙,在運輸和運行中,也將受到機械的冷、熱或化學的作用,使絕緣中產生氣泡和裂縫。由于氣泡(空氣)的介電常數比固體、液體小,這樣氣泡中的電場強度相對較大,且氣泡的耐電強度又較低,所以氣泡和氣隙的放電是產生絕緣內部局部放電的主要原因。 由于局部放電發生在分散的、占空間極小的液體、固體絕緣包圍的空間,且能量也很小,故局部放電基本不影響電氣設備的短時絕緣強度。但是在長期工作電壓的作用下,由于局部放電時要產生臭氧、氧化氮等活性物質,使固體絕緣腐蝕、老化。這些日積月累的不良效應,最后將導致電氣設備絕緣的擊穿,這就是人們常說的電化學擊穿。

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