專利名稱：高壓或中壓斷路器中內(nèi)弧和斷弧之間的區(qū)分方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種方法，該方法用于從斷弧中區(qū)分內(nèi)弧，內(nèi)弧要比斷弧的幅度要大的多，它們位于屏蔽的中壓或高壓站線排的斷路器外殼內(nèi)，本方法借助于所述斷路器外殼內(nèi)部介電氣體壓力升高而實(shí)現(xiàn)，在斷路器內(nèi)部，保護(hù)系統(tǒng)探測(cè)內(nèi)弧的出現(xiàn)，為此系統(tǒng)向斷路器傳送一斷開指令，以使這些觸點(diǎn)分離，這些觸點(diǎn)的分離造成了斷弧的出現(xiàn)。
這樣的屏蔽站進(jìn)線由多個(gè)線排構(gòu)成，它們通過(guò)一組匯流條被平行地連接，并且每一個(gè)與一個(gè)斷路器，一個(gè)母線、分段開關(guān)(或分路分段開關(guān))及一條出線相串聯(lián)。線排的每一個(gè)附屬設(shè)備都被封閉在一個(gè)密封外殼內(nèi)，外殼內(nèi)部充滿加壓的介電氣體以維持與穿過(guò)外殼的導(dǎo)體的不同電位差。因此線排是由多個(gè)不同電氣設(shè)備的外殼形成的隔室構(gòu)成。
產(chǎn)生在外殼和一線排隔室的導(dǎo)體之間的電弧由內(nèi)弧所表示。公知地，所設(shè)置的電站保護(hù)系統(tǒng)用于探測(cè)該缺陷，探測(cè)是通過(guò)對(duì)流過(guò)電站的電流進(jìn)行測(cè)量而進(jìn)行的。盡管如此，保護(hù)系統(tǒng)也不能定位內(nèi)弧，因此也既不能識(shí)別內(nèi)弧產(chǎn)生的電站線排，也不能識(shí)別內(nèi)弧所產(chǎn)生的線排的隔室。
每一線排的隔室都安裝有一壓力傳感器，用于確定處于外殼內(nèi)部的介電氣體的壓力。如果內(nèi)弧在一個(gè)隔室內(nèi)產(chǎn)生，壓力傳感器就會(huì)探測(cè)到一個(gè)壓力的增加，這就使得我們能識(shí)別該隔室。
通過(guò)壓力增加識(shí)別有故障的隔室對(duì)于分段開關(guān)或從線排出線的情況不會(huì)帶來(lái)什么困難。
相反，在斷路器的情況下就會(huì)產(chǎn)生區(qū)別的問(wèn)題。實(shí)際上，當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)在電站中探測(cè)到電流故障時(shí)，就要向斷路器發(fā)出一斷開指令，這些斷路器一接收該指令即斷開。當(dāng)每一個(gè)斷路器打開時(shí)，就要拉出一被標(biāo)記為斷弧的短路電弧，它造成介電氣體壓力的增加。
為知道是否是在一個(gè)電站線排的斷路器內(nèi)產(chǎn)生了內(nèi)弧，就必須要識(shí)別由于保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出斷開指令后所不可避免地產(chǎn)生的斷弧。
一種看起來(lái)令人滿意的解決方案，可以建立在由于內(nèi)弧所產(chǎn)生的壓力增長(zhǎng)幅度相對(duì)于由于斷弧產(chǎn)生的增長(zhǎng)幅度的區(qū)別上。然而該解決方案不能在所用的情況下適用，特別是當(dāng)內(nèi)弧較弱時(shí)，因?yàn)樗鸬膲毫υ黾优c高短路電流切斷時(shí)所產(chǎn)生的壓力增加是同一數(shù)量級(jí)。
本發(fā)明的目的就是通過(guò)一種方法，在屬于電站的斷路器內(nèi)從斷弧中區(qū)別內(nèi)弧，該方法可無(wú)任何限制地用于弱內(nèi)弧，它應(yīng)用簡(jiǎn)單并且僅花費(fèi)很小的投資就能夠應(yīng)用于現(xiàn)有的電站上。
基于本發(fā)明的思想是考慮到保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出斷開指令和斷路器開啟時(shí)斷弧出現(xiàn)的瞬間之間存在一定的時(shí)間。
更特別地，發(fā)明在于一種方法，該方法用于從斷弧中區(qū)分內(nèi)弧，它們出現(xiàn)在中壓或高壓屏蔽站線排的斷路器外殼內(nèi)，本方法借助于所述斷路器外殼內(nèi)部介電氣體壓力升高而實(shí)現(xiàn)，在斷路器內(nèi)部，保護(hù)系統(tǒng)探測(cè)內(nèi)弧的出現(xiàn)，為此系統(tǒng)向斷路器傳送一斷開指令，以使這些觸點(diǎn)分離，這些觸點(diǎn)的分離造成了斷弧的出現(xiàn)，其特征在于它包括下列步驟連續(xù)記錄斷路器外殼內(nèi)部介電氣體的壓力；記下所述壓力記錄，以在斷開指令(15)傳輸瞬間之后恢復(fù)在所述瞬間之前壓力記錄的第一值；將所述的壓力第一值與在所述時(shí)刻之后記錄的壓力第二值相比較，以便如果第二值高于第一值則識(shí)別所述斷路器外殼內(nèi)產(chǎn)生了內(nèi)弧，或者如果第二值等于第一值則識(shí)別在所述斷路器外殼內(nèi)部沒(méi)有產(chǎn)生內(nèi)弧。
根據(jù)應(yīng)用發(fā)明方法的一個(gè)特殊實(shí)施例，壓力第二值對(duì)應(yīng)于斷開指令之后的一記錄壓力，考慮了斷路器機(jī)械響應(yīng)時(shí)間，當(dāng)一個(gè)活動(dòng)的觸點(diǎn)相對(duì)于另一個(gè)固定的觸點(diǎn)移動(dòng)了，但是還沒(méi)有達(dá)到分離點(diǎn)的情況。因此斷弧還沒(méi)有被拉出，因而在外殼中它對(duì)于壓力增加的貢獻(xiàn)依然是零。
根據(jù)應(yīng)用發(fā)明方法的一個(gè)特殊實(shí)施例，壓力第一值對(duì)應(yīng)于斷開指令之前的記錄壓力，考慮了保護(hù)系統(tǒng)在一內(nèi)弧出現(xiàn)時(shí)的電氣響應(yīng)時(shí)間。由于內(nèi)弧還沒(méi)被產(chǎn)生，保存在存儲(chǔ)器中的壓力表示斷路器的參考?jí)毫Α?br> 發(fā)明其他的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)根據(jù)附圖所示出的方法應(yīng)用實(shí)施例的描述所顯現(xiàn)。


圖1簡(jiǎn)要地示出一個(gè)電站，它包括三個(gè)由兩個(gè)匯流條組連接的線排。
圖2是在圖1所示的電站斷路器中斷弧出現(xiàn)時(shí)，在不存在內(nèi)弧的試驗(yàn)中所記錄的壓力增加時(shí)序圖。
圖3是在圖1所示的電站斷路器中內(nèi)弧出現(xiàn)時(shí)，在存在有內(nèi)弧的試驗(yàn)中所記錄的壓力增加時(shí)序圖。
圖1是發(fā)明方法在一個(gè)中壓或高壓屏蔽電站中的應(yīng)用，它包括三個(gè)線排T，這里是單相類型的，在它們之間由兩個(gè)匯流條組J1和J2相連接，每個(gè)線排由一個(gè)斷路器D，一個(gè)連接到匯流條組的分段開關(guān)S和出線L構(gòu)成。這些不同的裝置彼此間構(gòu)成了同樣的不同密封隔室。這些隔室的每一個(gè)包括一個(gè)金屬外殼，其內(nèi)部充滿有加壓介電氣體，例如六氟化硫SF6，以維持與安裝于外殼內(nèi)部的導(dǎo)體C的電位差。
每一斷路器包括兩個(gè)安裝于外殼內(nèi)部的觸點(diǎn)1和3，導(dǎo)體C穿過(guò)外殼。斷路器外殼內(nèi)充滿加壓介電氣體，傳感器5安裝于外殼上以記錄外殼內(nèi)部壓力。與斷路器相連接的傳感器5所記錄的壓力值被提供給一個(gè)指令控制單元U，該單元它包括一個(gè)用于壓力連續(xù)存儲(chǔ)的壓力信號(hào)獲取單元和處理單元。
電站還包括一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)P，借助于三個(gè)變流器T′探測(cè)外殼與電站某一隔室的導(dǎo)體C之間的內(nèi)弧2的出現(xiàn)，變流器的每一個(gè)被安置在出線L的隔室內(nèi)部線排的入口處。作為該探測(cè)的響應(yīng)，它向斷路器D發(fā)送一個(gè)斷開指令15，斷路器一接收該指令則斷開。斷開指令通過(guò)每一斷路器的觸點(diǎn)1和3的控制裝置7傳送。同時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)P向獲取和處理單元U發(fā)送一信號(hào)19，以恢復(fù)對(duì)于每一斷路器在斷開指令之前記錄的壓力值。
如同前面所表明的，為通過(guò)確定壓力增加而在三個(gè)斷路器D之一中定位內(nèi)弧2，必須要從在保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出斷開指令后不可避免地產(chǎn)生的斷弧中區(qū)分內(nèi)弧。
根據(jù)發(fā)明，區(qū)分是通過(guò)將斷開指令后確定的壓力和在該指令之前確定并存儲(chǔ)的壓力比較而進(jìn)行的。在斷路器中的內(nèi)弧通過(guò)后面的壓力大于存儲(chǔ)的壓力而被識(shí)別，而斷弧通過(guò)兩壓力的相等而被識(shí)別。
在圖1的例子中，兩壓力值之間的比較由指令控制單元U的獲取和處理單元進(jìn)行，并產(chǎn)生“內(nèi)弧”或“斷弧”信息。
根據(jù)發(fā)明應(yīng)用的第一個(gè)特殊實(shí)施例，我們確定斷開指令之后壓力的時(shí)刻借助于斷路器斷開時(shí)記錄的壓力曲線來(lái)確定。
在圖2和3上，我們帶來(lái)了在短路電流的斷開試驗(yàn)和內(nèi)弧試驗(yàn)時(shí)記錄的斷路器D斷開的時(shí)序圖。在該試驗(yàn)中，我們向斷路器觸點(diǎn)的指令單元7發(fā)送一個(gè)斷開指令15，以模擬保護(hù)系統(tǒng)P。我們注意到該系統(tǒng)不屬于斷開試驗(yàn)的配置，它僅是在電站實(shí)際工作配置中出現(xiàn)。斷開試驗(yàn)在沒(méi)有內(nèi)弧下進(jìn)行，圖2，然后在存在內(nèi)弧2的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，圖3，內(nèi)弧由人工在斷路器中產(chǎn)生。
斷路器中壓力的演化由壓力曲線9所描繪。同時(shí)我們記錄了通過(guò)斷路器電流的時(shí)間演化，曲線13?？梢杂^察到，相對(duì)于斷開指令15，壓力只是從時(shí)刻17開始增加，它對(duì)應(yīng)于電流的劇烈變化，并且說(shuō)明這是由于斷路器中安置的觸點(diǎn)分離形成斷弧的。斷弧持續(xù)期間的數(shù)量級(jí)是10毫秒的量級(jí)，這解釋了該陡直的峰面(front raide)。為應(yīng)用發(fā)明，我們因此選擇時(shí)刻17，在該時(shí)刻中，我們確定斷開指令后，在由于斷路器觸點(diǎn)之間拉出的斷弧造成的壓力增加之前的壓力。
在沒(méi)有內(nèi)弧的情況下，壓力不在斷開指令的同時(shí)增加，它要產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于斷路器內(nèi)活動(dòng)觸點(diǎn)相對(duì)于固定觸點(diǎn)移動(dòng)的機(jī)械響應(yīng)時(shí)間。該斷開的第一階段在觸點(diǎn)有效分開時(shí)終結(jié)并且進(jìn)行第二階段，在該階段中斷弧在兩觸點(diǎn)之間拉出。
在圖2的例子中，所試驗(yàn)的斷路器的響應(yīng)時(shí)間是20毫秒(ms)的量級(jí)。為在包括該斷路器的電站中應(yīng)用本方法，我們選擇一相對(duì)于斷開指令15差開20毫秒的時(shí)刻17來(lái)確定該指令之后的壓力。
因此對(duì)于每個(gè)斷路器或每種具有同樣活動(dòng)觸點(diǎn)相對(duì)于固定觸點(diǎn)移動(dòng)機(jī)制類型的斷路器，短路電流的斷開試驗(yàn)可以借助于由電流曲線證實(shí)的壓力曲線設(shè)定確定斷開指令之后的壓力的時(shí)刻。
電站的保護(hù)系統(tǒng)具有自己的響應(yīng)時(shí)間，它和其電氣性能有關(guān)并且通常是10毫秒的量級(jí)。對(duì)于每一個(gè)斷路器，最好在獲取和處理單元的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)在斷開指令之前的一個(gè)期間內(nèi)所確定的壓力，該期間至少等于保護(hù)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。因此，我們可以確認(rèn)，所確定的壓力代表了斷路器在各種內(nèi)弧出現(xiàn)之前的參考?jí)毫Α?br> 圖2，我們可以例如確定-100毫秒的時(shí)刻11，在該時(shí)刻中，我們確定斷開指令之前的壓力。獲取和處理單元的存儲(chǔ)器包括一些在100毫秒內(nèi)按時(shí)間索引的瞬間壓力。在斷開指令的同時(shí)接收到信號(hào)19時(shí)，獲取單元從存儲(chǔ)器堆中提取出所存儲(chǔ)的第一瞬間壓力，也就是說(shuō)存儲(chǔ)在-100毫秒的壓力，以用來(lái)與斷開指令之后確定的壓力值比較。
圖2，在-100毫秒時(shí)刻所確定的壓力等于在相對(duì)于斷開指令15的+20毫秒時(shí)刻所確定的壓力。在電站實(shí)際工作時(shí)，該方法可以得出，引起保護(hù)系統(tǒng)發(fā)送斷開指令的內(nèi)弧并沒(méi)有在該壓力相等的斷路器中產(chǎn)生。
圖3，在時(shí)刻-100毫秒確定的壓力小于相對(duì)于斷開指令15的+20毫秒時(shí)刻所確定的壓力。在電站實(shí)際工作時(shí)，該方法能夠得出，引起保護(hù)系統(tǒng)發(fā)送斷開指令的內(nèi)弧產(chǎn)生在該壓力不相等的斷路器內(nèi)部。
最好通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定我們確定斷開指令之后壓力的那一時(shí)刻，這要比斷開試驗(yàn)更容易應(yīng)用，盡管斷開試驗(yàn)是唯一能夠顯示出斷開指令和斷路器觸點(diǎn)有效分開之間不存在壓力變化的試驗(yàn)。
在常規(guī)試驗(yàn)時(shí)，我們借助于斷路器觸點(diǎn)1和3之間連續(xù)電流曲線來(lái)得到斷開指令之后觸點(diǎn)有效分離的時(shí)刻，曲線可以借助于例如示波器來(lái)獲得和顯示，示波器由兩個(gè)通道，一個(gè)串聯(lián)在觸點(diǎn)1和3上，另一個(gè)連接在斷開指令15上。試驗(yàn)不帶壓進(jìn)行，因此沒(méi)有內(nèi)弧也沒(méi)有斷弧。這主要是可以通過(guò)確定所記錄到的觸點(diǎn)分離時(shí)刻來(lái)確定所試驗(yàn)的斷路器的機(jī)械響應(yīng)時(shí)間。
為使方法應(yīng)用在電站中，該電站包括常規(guī)試驗(yàn)中試驗(yàn)的斷路器，我們要確定這一時(shí)刻，在該時(shí)刻中我們確定斷開指令之后，在對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)有效分開的電擾動(dòng)出現(xiàn)之前的壓力。
更好地，安裝在每一斷路器外殼的壓力傳感器具有要比斷路器機(jī)械響應(yīng)時(shí)間或保護(hù)系統(tǒng)電氣響應(yīng)時(shí)間短的多的響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于應(yīng)用本方法，幾個(gè)毫秒的響應(yīng)時(shí)間是可以接受的。
同樣更好地，壓力傳感器具有千分之幾十量級(jí)的分辨率，典型為0.05％。通過(guò)該傳感器，根據(jù)發(fā)明的方法能識(shí)別具有前后壓力相對(duì)差別為0.5％的內(nèi)弧，相對(duì)不確定率為10％。該分辨率能夠從斷弧中區(qū)分出微弱的內(nèi)弧。我們還可進(jìn)一步使用密度傳感器，這是一種帶有溫度補(bǔ)償?shù)臏囟群蛪毫︻愋蛡鞲衅?，以向指令控制單元U提供密度信號(hào)。該類型傳感器在內(nèi)弧或斷弧出現(xiàn)后瞬間具有與壓力傳感器同樣的響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)閭鞲衅鬟€沒(méi)有任何熱量變化發(fā)生。
要通過(guò)在一個(gè)時(shí)間段上平均來(lái)處理瞬間壓力，該時(shí)間段最好等于斷路器機(jī)械響應(yīng)時(shí)間。在圖2和3中，壓力曲線從瞬間壓力信號(hào)開始重構(gòu)，該信號(hào)通過(guò)頻率轉(zhuǎn)換被濾波并在整個(gè)20毫秒上被采樣。因此，我們除去50Hz的擾動(dòng)，這就對(duì)于在斷路器電流和壓力傳感器信號(hào)之間的感應(yīng)耦合帶來(lái)了安全。
最后可以注意到根據(jù)發(fā)明的方法是易于使用的。
為比較斷開指令前后壓力的壓力信號(hào)獲取和處理僅限于傳統(tǒng)的操作。本方法使用的壓力傳感器是最經(jīng)常用在斷路器上用于滿足其他功能的，例如用來(lái)監(jiān)視介電氣體泄露到外殼外部的泄露率。也可以用于保護(hù)系統(tǒng)。因此材料的投資也減少了。
權(quán)利要求
1.一種方法，該方法用于從斷弧中區(qū)分內(nèi)弧(2)，它們出現(xiàn)在中壓或高壓屏蔽站線排的斷路器外殼(D)的內(nèi)部，本方法借助于所述斷路器外殼內(nèi)部介電氣體壓力記錄而實(shí)現(xiàn)，在斷路器內(nèi)部，保護(hù)系統(tǒng)(P)探測(cè)內(nèi)弧的出現(xiàn)，為此系統(tǒng)向斷路器傳送一斷開指令(15)，以使這些觸點(diǎn)(1，3)分離，這些觸點(diǎn)的分離造成了斷弧的出現(xiàn)，其特征在于它包括下列步驟連續(xù)記錄斷路器外殼內(nèi)部介電氣體的壓力；記下這些壓力記錄值以在斷開指令(15)傳輸瞬間之后恢復(fù)在所述瞬間之前的第一壓力記錄值；比較所述的壓力第一值與在所述時(shí)刻之后的壓力記錄第二值，以便如果第二值高于第一值則識(shí)別所述斷路器外殼內(nèi)產(chǎn)生了內(nèi)弧，或者如果第二壓力值等于第一值則識(shí)別在所述斷路器外殼內(nèi)部沒(méi)有產(chǎn)生內(nèi)弧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，壓力第二值對(duì)應(yīng)于斷路器觸點(diǎn)(1，3)分離之前的壓力記錄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中第一壓力值對(duì)應(yīng)于在所述斷開指令(15)傳輸瞬間之前的壓力記錄減去至少保護(hù)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其中使用密度傳感器(5)以測(cè)定斷路器外殼內(nèi)部介電氣體的壓力。
全文摘要
一種用于從出現(xiàn)在中壓或高壓屏蔽站線排的斷路器外殼的內(nèi)部的斷弧中區(qū)分內(nèi)弧的方法。保護(hù)系統(tǒng)探測(cè)內(nèi)弧的出現(xiàn),為此系統(tǒng)向斷路器傳送一斷開指令(15),以造成斷弧出現(xiàn)。方法在于:連續(xù)記錄斷路器外殼內(nèi)部介電氣體的壓力;記下這些壓力記錄值以在斷開指令(15)傳輸瞬間之后恢復(fù)在所述瞬間之前壓力記錄的第一值;比較所述的壓力第一值與在所述時(shí)刻之后記錄的壓力第二值,以便識(shí)別所述斷路器外殼內(nèi)產(chǎn)生了內(nèi)弧。
文檔編號(hào)H01H33/26GK1259752SQ9911885
公開日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1999年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月15日
發(fā)明者讓·瑪默尼爾 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆法國(guó)公司