CN104917158B - 开关柜电弧光检测保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：包括若干电弧光探测装置和若干电流互感器，所述电弧光探测装置和电流互感器连接有主控单元，所述主控单元连接有若干断路器。主控单元检测电弧光探测装置和电流互感器的信号，通过弧光和过流双判据，确定开关柜内电路是否发生故障，如果检测到故障，断路器工作，停止故障线路通电。由于采用了上述技术方案，本发明成本低，故障检测功能强大，最主要的是可以快速切除故障以限制故障电弧的持续时间，从根本上限制故障电弧，消除其各种效应对设备和人员的危害，并最大限度地降低弧光对开关设备的损坏程度，同时阻断故障的发展，应用前景广阔。

Description

开关柜电弧光检测保护系统

技术领域

本发明涉及电弧光保护设备领域，具体的说涉及开关柜电弧光检测保护系统。

背景技术

相对于输电线路、发电机、电动机和变压器等电气设备，开关柜闪络的故障几率是比较低的。但由于开关柜母线绝缘子或断路器、隔离开关套管发生闪络、运行人员误操作，中低压母线受小动物危害等原因，开关柜闪络故障时有发生。而通常开关柜是密封的，内部连接着母线，母线上接有较多的电气元件，母线故障时将会使所有这些电气元件停电，其影响面积大，后果严重。目前在我国35kV以下电压等级的中低压母线，无论其出线条数多少、复杂程度如何，一般都没有装设专门的母线保护。而开关柜内部弧光故障是配电系统中一种非常严重的故障，它的发生会造成灾难性的后果，其内部电弧燃烧释放的巨大能量所产生的各种故障电弧效应，严重烧毁昂贵的开关设备，短路电流冲击可损坏主变压器，造成长时间停电。更严重的是，它还会造成附近工作人员的伤亡事故。就目前应用的中低压母线短路保护方案而言，不能满足开关柜内部电弧光故障快速动作的要求，需要引进新的专用保护方案以解决现代电力系统及厂矿企业提高供电可靠性，减少停电时间的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种快速检测电弧光发生，并确定电弧光发生位置的开关柜电弧光检测保护系统。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：包括若干电弧光探测装置和若干电流互感器，所述电弧光探测装置和电流互感器连接有主控单元，所述主控单元连接有若干断路器。主控单元检测电弧光探测装置和电流互感器的信号，通过弧光和过流双判据，确定开关柜内电路是否发生故障，如果检测到故障，断路器工作，停止故障线路通电。

作为一种改进，所述主控单元连接有后台监控装置。方便控制和监控多个开关柜工作。主控单元将弧光分为紧急、一般、轻微三个档次汇报至后台监控装置，发出声光报警提醒值班员注意。其中弧光紧急状态下，主控单元可以不带时限与断路器过流主保护联动，断开故障点，以限制故障的蔓延，减少损失。

作为一种改进，所述电弧光探测装置连接有电弧光扩展单元，所述电弧光扩展单元与主控单元连接。

作为一种改进，所述电弧光探测装置包括外壳，所述外壳内设有光学探测器，所述外壳上设有若干通光管，所述通光管朝向光学探测器，所述通光管靠近光学探测器一端设有荧光板或磷光板。朝向发生电弧处的通光管底部发出荧光。

作为一种改进，若干荧光板或磷光板的出光频率差别设置，所述光学探测器能够检测光线频率。根据荧光板或磷光板的出光频率的差别，一个光学探测器通过测量频率即可确定电弧光发生的准确位置，比检测发光方向的光学探测器结构简单，价格更低。同时由于磷光板在的发光效果，工作人员也方便目视确定故障方向。

作为一种改进，所述外壳为球形。探测角度大。

作为一种改进，所述通光管的横截面为多边形。

作为一种改进，所述通光管的横截面为六边形。通光管排列更密集紧凑。

作为一种改进，所述通光管靠近光学探测器的一端设有底板，所述底板透光设置。

作为一种改进，所述底板为玻璃板。

由于采用了上述技术方案，本发明成本低，故障检测功能强大，最主要的是可以快速切除故障以限制故障电弧的持续时间，从根本上限制故障电弧，消除其各种效应对设备和人员的危害，并最大限度地降低弧光对开关设备的损坏程度，同时阻断故障的发展，应用前景广阔。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1为本发明开关柜电弧光检测保护系统的结构示意图；

附图2为本发明开关柜电弧光检测保护系统中电弧光探测装置的结构示意图；

附图3为本发明开关柜电弧光检测保护系统中电弧光探测装置的内部结构示意图。

图中：1-电流互感器；2-电弧光探测装置；3-断路器；4-后台监控装置；5-电弧光扩展单元；6-主控单元；7-光学探测器；8-通光管；9-底板。

具体实施方式

实施例：

如图1到3所示，开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：包括若干电弧光探测装置2和若干电流互感器1，所述电弧光探测装置2和电流互感器1连接有主控单元6，所述主控单元6连接有若干断路器3，所述断路器3采用高速继电器。所述主控单元6连接有后台监控装置4。所述电弧光探测装置2连接有电弧光扩展单元5，所述电弧光扩展单元5与主控单元6连接。

所述电弧光探测装置2包括外壳，所述外壳内设有光学探测器7，所述外壳上设有若干通光管8，所述通光管8朝向光学探测器7，所述通光管8靠近光学探测器7一端设有荧光板或磷光板。

若干荧光板或磷光板的出光频率差别设置，所述光学探测器7能够检测光线频率。

所述外壳为球形。也可以为其他形状。

所述通光管8的横截面为六边形。也可以为其他形状，如圆形、四边形。

所述通光管8靠近光学探测器7的一端设有底板9，所述底板9透光设置。所述底板9为玻璃板。也可以为网状结构。

本发明在使用时安装在开关柜内。

采用在开关柜内安装电弧光检测仪，解决了开关柜内弧光采集的问题；

采用高速继电器，使装置在8ms以内快速动作出口，避免了弧光造成的危害；

采用弧光和电流相结合的智能判断方式，避免了电弧光保护误动作；

解决了弧光与电流双判据情况下快速出口的问题。

采用专用软件监控平台，让值班员第一时间检测到闪络故障开关柜。

技术经济指标

额定数据：

额定电流：交流电流5A或1A

额定频率50Hz

热稳定性：交流电流回路：长期运行 2In

10s 20In

1s 40In

弧光照度测量范围：

弧光照度(自然光)：500Lux～20kLux；

弧光照度(紫外光)：0.1～1.999×105μw/cm2；

功耗：

交流电流回路：In＝5A时每相不大于1VA；In＝1A时每相不大于0.5VA；

保护电源回路：正常工作时，不大于10W；保护动作时，不大于15W。

环境条件：

环境温度：

工作：-10℃～+55℃。

储存：-25℃～+70℃，相对湿度不大于80％，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内；在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。

相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90％，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面不凝露。最高温度为+40℃时，平均最大湿度不超过50％。

大气压力：80kPa～110kPa(相对海拔高度2km以下)。

抗干扰性能：

脉冲群干扰试验：能承受GB/T14598.13－1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV)脉冲群干扰试验。

快速瞬变干扰试验：能承受GB/T14598.10－1997第四章规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰试验。

辐射电磁场干扰试验：能承受GB/T14598.9－2002第四章规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰试验。

静电放电试验：能承受GB/T14598.14－1998中4.1规定的严酷等级为Ⅳ级的静电放电试验。

电磁发射试验：能承受GB/T14598.16－2002中4.1规定的传导发射限值及4.2规定的辐射发射限值的电磁发射试验。

工频磁场抗扰度试验：能承受GB/T17626.8－1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场抗扰度试验。

脉冲磁场抗扰度试验：能承受GB/T17626.9－1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场抗扰度试验。

阻尼振荡磁场抗扰度试验：能承受GB/T17626.10－1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。

浪涌抗扰度试验：能承受IEC 60255-22-5：2002第4章规定的严酷等级为Ⅳ级浪涌抗扰度试验。

传导骚扰的抗扰度试验：能承受IEC 60255-22-6：2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验。

工频抗扰度试验：能承受IEC 60255-22-7：2003第4章规定的工频抗扰度试验。

绝缘性能：

绝缘电阻：各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间，交流回路和直流回路之间，交流电流回路之间，用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100MΩ。

介质强度：装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V(有效值)的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象；其余各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间，交流回路和直流回路之间，交流电流回路之间，能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象。

冲击电压：装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地，能承受1kV(峰值)的标准雷电波冲击检验；其各带电的导电端子分别对地，交流回路和直流回路之间，能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。

机械性能：

振动响应：装置能承受GB/T 11287-2000中4.2.1规定的严酷等级为I级振动响应检验。

冲击响应：装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级冲击响应检验。

振动耐久：装置能承受GB/T 11287-2000中4.2.2规定的严酷等级为I级振动耐久检验。

冲击耐久：装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。

碰撞：装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。

各整定元件工作范围及误差：

定值整定范围：

交流电流：0.1In～20In。

定值误差：

电流：<±2.5％fs。

延时元件整定范围及误差：

时限：0s～2s(含2s)范围内不超过40ms；

2s～100s范围内不超过整定值的±2％。

Claims (7)

1.开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：包括若干电弧光探测装置（2）和若干电流互感器（1），所述电弧光探测装置（2）和电流互感器（1）连接有主控单元（6），所述主控单元（6）连接有若干断路器（3）,所述电弧光探测装置（2）包括外壳，所述外壳内设有光学探测器（7），所述外壳上设有若干通光管（8），所述通光管（8）靠近光学探测器（7）一端设有荧光板或磷光板,若干荧光板或磷光板的出光频率差别设置，所述光学探测器（7）能够检测光线频率,所述外壳为球形。

2.根据权利要求1所述的开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：所述主控单元（6）连接有后台监控装置（4）。

3.根据权利要求1所述的开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：所述电弧光探测装置（2）连接有电弧光扩展单元（5），所述电弧光扩展单元（5）与主控单元（6）连接。

4.根据权利要求1所述的开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：所述通光管（8）的横截面为多边形。

5.根据权利要求4所述的开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：所述通光管（8）的横截面为六边形。

6.根据权利要求1所述的开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：所述通光管（8）靠近光学探测器（7）的一端设有底板（9），所述底板（9）透光设置。

7.根据权利要求6所述的开关柜电弧光检测保护系统，其特征在于：所述底板（9）为玻璃板。