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嚴禁帶負荷拉高壓隔離開關:原理與后果分析

我們在電力系統里做倒閘操作,有一條最基本也最核心的安全規矩 —— 嚴禁帶負荷拉、合隔離開關。這條規矩會存在,核心原因就是隔離開關和斷路器不一樣,而且是設計、功能上的本質區別。

想搞懂這條規矩,我們得先知道這兩種開關各自的作用。拿斷路器來說,它有很強的滅弧能力。它要做的事很明確:接通、斷開正常的負荷電流,另外還有短路時產生的故障電流。電弧剛冒出來的時候,它還能利用各種滅弧裝置 —— 像 SF6、真空、壓縮空氣這些 —— 快速又靠譜地把電弧滅掉。

隔離開關就不一樣了,它沒有滅弧能力,就算有也特別弱。它主要有三個作用。第一個是隔離電源,電路斷開后,它能形成一個肉眼能看見、又可靠的空氣絕緣間隙,把設備和帶電的部分隔開,這樣就能保證檢修工作的安全。第二個是倒換線路,在等電位的情況下,做線路切換的操作。第三個是分合小電流,只能分合那些只有很小電容或電感電流的電路 —— 拿空載的短線路、電壓互感器來說,就是這類電路。

那為什么不能帶負荷拉隔離開關呢?關鍵就在于電弧的危害。帶負荷拉隔離開關的時候,它的觸頭剛分開那一瞬間,因為有負荷電流,觸頭之間會產生很強的電弧。

從物理本質來看,電弧是一種溫度高、又容易導電的等離子體。觸頭之間的介質 —— 主要是空氣 —— 會被強電場電離,就算觸頭只分開一點點距離,電弧也能讓電流繼續通著。這種電弧會帶來很多嚴重后果。比如弧光短路,一直燒著的電弧會越長越長,還可能因為電動力或者熱氣流的作用來回擺、變形狀,很容易跨過同一相或者不同相之間的絕緣距離,最后造成相間短路或者相對地短路。這種情況會讓繼電保護動作,讓上級的斷路器跳閘,結果就是大面積停電。

還有設備會嚴重損壞,電弧中心的溫度能達到幾千甚至上萬攝氏度。這么高的溫度會把隔離開關的觸頭燒化、燒成氣體,嚴重的時候還會讓觸頭焊在一起,沒法分開,設備就徹底壞了。而且強電弧還可能讓開關爆炸,碎片飛出去,會威脅到人的安全和周圍設備的安全。

二、操作瞬間的物理變化:電弧的產生與熄滅

另外,還會出人身安全事故。操作人員一般站在電弧正前面,電弧的能量很大,會造成嚴重的灼傷,還會產生很強的光輻射和爆炸沖擊波,直接威脅操作人員的生命。最后,對電力系統也有沖擊,突然發生的短路故障會給整個電力系統帶來很大沖擊,讓電壓、頻率都波動,影響電網的穩定運行。

出現這些嚴重后果的根本原因是,隔離開關的機械結構和絕緣設計,從一開始就沒考慮過要切斷負荷電流產生的電弧。它沒有專門的滅弧室、壓氣裝置這類滅弧設施,自然沒法處理電弧問題。

所以我們在電力系統里設計了好幾重防誤操作的措施,就是為了不讓這類事發生。一重是嚴格的操作票制度,操作前我們必須核對設備的狀態和編號,確認沒問題才能動手。另一重是機械或者電氣聯鎖,這種裝置能保證,只有同一回路里的斷路器已經處于分閘狀態時,我們才能操作對應的隔離開關,從物理上徹底防止誤操作。

恩彼邁帶負荷拉隔離開關是特別危險的誤操作,它的本質就是想用沒有滅弧能力的設備去切斷電流,這樣做肯定會引發持續的電弧,還會導致嚴重的短路事故。所以我們必須嚴格遵守 “先分斷路器,再分隔離開關” 的操作順序,這是保障電力系統安全、設備完好和人身安全的絕對前提。

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