一種電氣柜弧光保護裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公布了一種電氣柜弧光保護裝置，屬于電氣保護設(shè)備領(lǐng)域。該裝置包括弧光傳感器、聲音傳感器，所述弧光傳感器設(shè)置于電氣柜內(nèi)壁，聲音傳感器設(shè)置于電氣柜內(nèi)密閉位置，電流傳感器設(shè)置在與母線連接的變壓器后和電氣柜內(nèi)壁，所述弧光傳感器連接著弧光采集器，所述電流傳感器連接著電流采集器，所述聲音傳感器連接著聲音采集器，所述弧光采集器、電流采集器以及聲音采集器分別連接著智能信號處理器。本裝置能夠防止誤檢測，能夠避免因弧光引起的火災(zāi)導致的各種人生或財產(chǎn)損失。
【專利說明】一種電氣柜弧光保護裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種弧光保護裝置，特別涉及一種電氣柜弧光保護裝置，屬于電氣保護設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)35kV及以下電壓等級的變電所中、低壓開關(guān)柜大多數(shù)采用帶有較大延時的變壓器后備保護來切除母線上的故障，而未裝設(shè)母線保護設(shè)備?；」舛搪肥桥潆娋W(wǎng)中最嚴重的故障之一，尤其是發(fā)生在中、低壓開關(guān)柜內(nèi)部的情形，由于電弧電阻的原因，短路電流往往達不到過電流、速斷整定值而不能快速動作切斷故障。開關(guān)柜的弧光短路故障若不能及時清除，發(fā)展為中壓母線故障，將可能造成重要用戶停電，甚至多組開關(guān)柜同時燒毀的“火燒連營”事故，主變壓器由于遭受外部短路電流沖擊也可能損壞。因此，在變電所中、低壓開關(guān)柜內(nèi)采取電弧光保護措施，快速檢測事故發(fā)生時產(chǎn)生的弧光并及時切除故障，將會避免或降低故障引起的經(jīng)濟損失，在這種背景下，電弧光保護系統(tǒng)在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用開始加速發(fā)展。
[0003]電弧產(chǎn)生的能量可高達8?60MW，它主要與電弧的燃燒時間以及短路電流的平方值成正比，其它因素則包括柜體幾何尺寸以及所使用的材料等等。電弧燃燒持續(xù)時間超過100ms，所釋放的能量開始急劇增加，大約150ms左右電纜開始燃燒，200ms左右銅排燃燒，到了 250ms左右(開關(guān)柜)鋼材開始燃燒。目前，國內(nèi)開關(guān)柜基本按照IEC-298國際標準設(shè)計，其內(nèi)部最大承受燃弧時間100ms。
[0004]通過利用這種以弧光為主、過電流檢測為輔助檢測的弧光檢測設(shè)備，大幅度地降低了因弧光產(chǎn)生的火災(zāi)，然而，由于一些電器設(shè)備是設(shè)置在密閉或不透光的地方，在這些地方發(fā)生的電弧光，光電傳感器反而難以檢測到發(fā)生電弧光的現(xiàn)象，仍然存在一些不安全的因素，如何才能將剩余的不安全因素消除掉，是電器技術(shù)人員一直關(guān)系的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對一些電器設(shè)備是設(shè)置在密閉或不透光的地方，在這些地方發(fā)生的電弧光，光電傳感器反而難以檢測到發(fā)生電弧光的現(xiàn)象，仍然存在一些不安全的因素，本實用新型提供涉及一種電氣柜弧光保護裝置，其目的是為了提高檢測弧光檢測幾率，降低因弧光引起的電器設(shè)備火災(zāi)等事故，降低弧光引起的損失。
[0006]本實用新型裝置的具體方案是:一種電氣柜弧光保護裝置，包括弧光傳感器、聲音傳感器，所述弧光傳感器設(shè)置于電氣柜內(nèi)壁，聲音傳感器設(shè)置于電氣柜內(nèi)密閉位置，電流傳感器設(shè)置在與母線連接的變壓器后和電氣柜內(nèi)壁，所述弧光傳感器連接著弧光采集器，所述電流傳感器連接著電流采集器，所述聲音傳感器連接著聲音采集器，所述弧光采集器、電流采集器以及聲音采集器分別連接著智能信號處理器，所述信號處理器通過出口繼電器連接控制著斷路保護器，所述弧光采集器包括光電轉(zhuǎn)換放大器、所述電流采集器包括電流放大器，所述聲音采集器包括聲電轉(zhuǎn)換放大器，所述智能信號處理器入口連接有上述光電轉(zhuǎn)換放大器、電流放大器、聲電轉(zhuǎn)換放大器，電氣柜的母線和饋線上設(shè)置有多個弧光傳感器和電流傳感器，所述封閉或不透光位置設(shè)置有聲音傳感器，所述繼電器采用半導體固態(tài)繼電器。
[0007]本實用新型具有的積極效果為:本電氣柜弧光保護裝置中設(shè)置了聲、光、電三種保護裝置，在連接線路暴露在電氣柜中的線路中，設(shè)置了以弧光檢測為主、過電流檢測為輔的光電檢測方法，對檢測的弧光以及過電流反饋到弧光保護裝置主體，經(jīng)過運算后，將要保護的信息結(jié)果傳遞到出口繼電器中，然后切斷電源，再一種保護方式主要針對弧光難以從傳遞到外部的封閉場所，在這些地方難以設(shè)置弧光傳感器，可通過聲音傳感器和過電流傳感器進行判斷，這種情況下是以過電流為主，按照產(chǎn)生弧光是的聲音頻率，對封閉場所的弧光進行檢測判斷，再通過斷路器切斷電源，對電路進行保護，這種利用多種檢測方式并行檢測的方法，能夠防止誤檢測，能夠確保電器設(shè)備、周圍財產(chǎn)以及人生安全，能夠避免因弧光引起的火災(zāi)導致的各種人生或財產(chǎn)損失。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2本實用新型的電路圖。
【具體實施方式】
[0010]為了更好的理解和實行本實用新型的技術(shù)方案，在此提供本實用新型的一些實施例，這些實施實例為了更好的解釋本實用新型所述的技術(shù)方案，不構(gòu)成對本實用新型的任何形式限制。
[0011]以下參考圖1、圖2就本實用新型的具體技術(shù)方案進一步進行說明，圖中，1:母線、10:變壓器、100:弧光保護裝置主體、200:弧光傳感器、300:主電流傳感器、300a:饋線電流傳感器、400:聲音傳感器、500:弧光采集器、500a:光電轉(zhuǎn)換器、600:電流采集器、700:聲音采集器、700a:聲電轉(zhuǎn)換器、800:智能信號處理器、900:出口繼電器、1000:斷路保護器、1000a:主斷路保護器。
[0012]在現(xiàn)有的技術(shù)中，一般都是利用弧光和電流的檢測信號進行判斷是否進行電路保護，但是，在實際應(yīng)用當中，由于在密閉區(qū)域中發(fā)生的弧光放電，無法被設(shè)置在外面的光電傳感器檢測到，只能在電器線路中檢測到過電流，按照現(xiàn)有技術(shù)的判斷，只靠過電流無法準確判斷是否是發(fā)生弧光，也不會使斷路保護器發(fā)生動作，現(xiàn)有技術(shù)中以弧光信號為主，過電流信號為輔進行判斷，在封閉區(qū)域發(fā)生的弧光，只能檢測到過電流，如果僅僅依靠過電流結(jié)果切斷電路難免會產(chǎn)生誤判，如果不切斷電路，會造成一定的漏判，會有一部分弧光故障不能檢測出來，為此，在本實用新型中，除設(shè)置有以弧光檢測為主、過電流檢測為輔的A檢測系統(tǒng)外，還設(shè)置了以過電流檢測為主，以聲音為輔的電聲檢測B系統(tǒng)，在B系統(tǒng)中，聲音檢測B系統(tǒng)根據(jù)發(fā)生弧光放電時，發(fā)出的聲音頻率進行設(shè)定的，通過檢測結(jié)果與過電流結(jié)合進行綜合判斷的。
[0013]電弧光中低壓保護是基于檢測開關(guān)柜發(fā)生內(nèi)部發(fā)出的弧光為主，此外為了防止誤動作采用過流作為閉鎖條件，即保護系統(tǒng)只有同時檢測到弧光和過流時才發(fā)出跳閘指令，因而具有高速及可靠的動作性能。對于開關(guān)柜各單元室的故障總清除時間可保證在10ms以內(nèi)，并留有一定的裕度。
[0014]所述電氣柜弧光保護裝置主體100包括與母線連接的電源模塊、與弧光傳感器連接的弧光采集器500、與主電流傳感器300和饋線電流傳感器300a連接的電流采集器600、與聲音傳感器400連接的聲音采集器700、與弧光采集器500、電流采集器600、聲音采集器700連接的智能信號處理器800以及斷路保護器1000，另外有電源模塊。
[0015]電源模塊包括電氣柜弧光保護裝置內(nèi)所用電源的變壓器、A/D模式轉(zhuǎn)換器等。
[0016]在本實用新型中，母線I的電壓轉(zhuǎn)換成抵壓的變壓器10，在目前和變壓器10之間連接有母線斷路保護器1000a。
[0017]所述利用光電檢測的A系統(tǒng)和利用電聲檢測的B系統(tǒng)結(jié)合在一起能夠?qū)⒄麄€電氣柜中產(chǎn)生的弧光全部檢測出來，能夠得到防患于未然。
[0018]光波具有波粒二相性，弧光中，具有豐富的紫外線，而且是屬于短波紫外線的居多，一般在波長為30(T400nm范圍內(nèi)，本實用新型中的壺關(guān)該檢測儀利用了這個特點，對弧光進行檢測，這種檢測傳感器與一般的弧光檢測儀具有檢測失誤少的特點，電弧光保護系統(tǒng)所覆蓋的保護范圍，是通過布置弧光傳感器的物理位置來實現(xiàn)的，因此其覆蓋范圍是在開關(guān)柜內(nèi)是不受限制的。此外，這種保護系統(tǒng)通過檢測弧光信息還可以提供故障定位功能，以幫助尋找故障點并進行維修，盡快恢復供電?；」獗Ｗo系統(tǒng)全部采用信號隔離技術(shù)，軟、硬件濾波，防雷擊、屏蔽接地等一系列抗干擾措施。
[0019]弧光傳感器200內(nèi)電子元件就會將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并傳遞給智能信號處理器的。智能信號處理器在接收到弧光信號后，結(jié)合過電流信號經(jīng)邏輯判別作用于保護裝置跳閘。所述弧光檢測是利用弧光傳感器200與光纖維將光信號傳遞到弧光采集器500中，弧光傳感器是一種光感應(yīng)兀件。
[0020]當發(fā)生接地或相間短路故障時，因有弧光的產(chǎn)生并燃燒，光的強度將突然增加，弧光傳感器200安裝在開關(guān)柜內(nèi)相關(guān)部位，監(jiān)視那些脆弱而又重要部件。如:開關(guān)柜商埠母線間隔，開關(guān)柜下部CT和PT部件，電纜連接頭等。在傳感器的前方，其靈敏度幾乎不變。而在傳感器背面，靈敏度會有所下降?；」鈧鞲衅靼惭b在開關(guān)柜各間隔室中，可實現(xiàn)對由簡單到各種復雜接線中、低壓開關(guān)柜提供有選擇性的保護?；」鈧鞲衅髯鳛楣飧袘?yīng)元件，將檢測在發(fā)生弧光故障時突然增加的光強，并用采集器500將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號傳送給智能信號處理器800。在弧光米集器500中有將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光電轉(zhuǎn)換器500a,然后在將電信號放大傳遞到智能信號處理器800中，進行智能運算，得出一個結(jié)果。
[0021]所述智能信號處理器800內(nèi)設(shè)定有弧光頻率、過電流以及聲音閾值。
[0022]所述主電流傳感器和300和饋線電流傳感器300a在本實用新型中采用的是電流互感器，將電流信號按照一定的頻度傳遞到電流采集器600將電信號放大，然后利用智能信號處理器800進行運算處理，同樣得出結(jié)果，如果弧光頻率、過電流運算結(jié)果大于判斷的閾值電流值，智能信號處理器800就會通過出口繼電器900，將信號傳遞到斷路保護器1000中，切斷產(chǎn)生弧和過電流的單元電路，防止引起火災(zāi)。采用這種原理的保護所提供動作時間為2.5?7ms，加上斷路器35?60ms的分閘時間。
[0023]在密封系統(tǒng)中由于難以設(shè)置弧光傳感器的地方，或即使產(chǎn)生弧光現(xiàn)象，難以檢測到密閉區(qū)域中，在靠近該區(qū)域出設(shè)置有能夠檢測到放電聲音的聲音傳感器400，聲音傳感器檢測到的信號，在聲音采集器700中進行聲電轉(zhuǎn)換將聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號的聲電轉(zhuǎn)換器700a，再利用放大電路放大后將信號傳遞到智能信號處理器800中進行處理，當處理后的數(shù)值大于閾值時，再結(jié)合過電流數(shù)值，當達到需要切斷電源的數(shù)值時，智能信號處理器800將會通過出口繼電器900，將切斷電路的信號傳遞出去，將所在線路中的斷路保護器1000電源切斷，保護所在線路部發(fā)生火災(zāi)。所述出口繼電器采用半導體固態(tài)繼電器，最高速達2ms，一般為7ms ;跳閘出口容量大(250V，5A)，不需通過中間繼電器擴容；弧光保護單元都可以實現(xiàn)跳閘，具有靈活的選擇性，并且也具有主跳閘功能。
[0024]采用這種新原理的保護所提供動作時間為4.5?10ms，加上斷路器35?60ms的分閘時間，能夠確保設(shè)備以及人生的安全。
[0025]所述智能信號處理器可以是微電腦、也可以是單片機相關(guān)元件的組合，還可以利用PLC等進行處理。
[0026]上述描述只是圍繞單個A系統(tǒng)或B系統(tǒng)進行了描述，其實在整個電氣柜中，分布有多個傳感器以及相關(guān)的電器元件，凡是有可能發(fā)生弧光的位置，按照傳感器的檢測范圍設(shè)置多個傳感器。同樣，配置有相關(guān)的電路保護斷路器，確保發(fā)生弧光區(qū)域的電路能夠切斷，以此保護電器設(shè)備。
[0027]本裝置中針對弧光和過電流的檢測的A系統(tǒng)具體動作順序如下:
[0028]A、電流傳感器也就是電流互感器按照設(shè)定的頻率對電流數(shù)值進行采集；
[0029]B、弧光傳感器檢測到弧光；
[0030]C、進行光電轉(zhuǎn)換、電信號放大；
[0031]D、智能信號處理器對采集來的光電信號、過電流信號進行運算，運算結(jié)果與閾值比較；
[0032]E、智能信號處理器進行邏輯判斷；
[0033]F、若需要發(fā)出信號，智能信號處理器將信號發(fā)到出口繼電器上，
[0034]G、根據(jù)智能信號處理器發(fā)來的信號，對傳感器相應(yīng)位置進行智能斷路保護，如果一半以上傳感器有斷路信號時，會切斷主斷路保護器。
[0035]本裝置中針對過電流和聲音檢測的B系統(tǒng)具體動作順序如下:
[0036]A、電流傳感器也就是電流互感器按照設(shè)定的頻率對電流數(shù)值進行采集；
[0037]B、聲音就傳感器檢測到弧光聲音；
[0038]C、進行聲電轉(zhuǎn)換、電信號放大；
[0039]D、智能信號處理器對采集來的聲電信號、過電流信號進行運算，運算結(jié)果與閾值比較；
[0040]E、智能信號處理器進行邏輯判斷；
[0041]F、若需要發(fā)出信號，智能信號處理器將信號發(fā)到出口繼電器上；
[0042]G、根據(jù)智能信號處理器發(fā)來的信號，對傳感器相應(yīng)位置進行智能斷路保護，如果一半以上傳感器有斷路信號時，會切斷主斷路保護器。(本實用新型中畫出了一個聲音傳感器，其實在電氣柜中應(yīng)該有多個傳感器)
[0043]當A系統(tǒng)和B系統(tǒng)同時檢測到信號時，也就是說三種傳感器同事檢測到弧光信號時，系統(tǒng)也將按照上述A系統(tǒng)或B系統(tǒng)的邏輯判斷方法，保護所在位置的電路。
[0044]本電氣柜弧光保護裝置中設(shè)置了聲、光、電三種保護裝置，在連接線路暴露在電氣柜中的線路中，設(shè)置了以弧光檢測為主、過電流檢測為輔的光電檢測方法，對檢測的弧光以及過電流反饋到弧光保護裝置主體，經(jīng)過運算后，將要保護的信息結(jié)果傳遞到出口繼電器中，然后切斷電源，再一種保護方式主要針對弧光難以從傳遞到外部的封閉場所，在這些地方難以設(shè)置弧光傳感器，可通過聲音傳感器和過電流傳感器進行判斷，這種情況下是以過電流為主，按照產(chǎn)生弧光是的聲音頻率，對封閉場所的弧光進行檢測判斷，再通過斷路器切斷電源，對電路進行保護，這種利用多種檢測方式并行檢測的方法，能夠防止誤檢測，能夠確保電器設(shè)備、周圍財產(chǎn)以及人生安全，能夠避免因火災(zāi)引起的各種人生或財產(chǎn)損失。
[0045]在以上詳細介紹了本實用新型的各種具體實施例之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)可清楚地了解，依據(jù)本領(lǐng)域的各種公知常識，根據(jù)本實用新型的思路可進行各種等同變化、等同替換或簡單的修改，這些均應(yīng)屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電氣柜弧光保護裝置，包括弧光傳感器、聲音傳感器，其特征在于:所述弧光傳感器設(shè)置于電氣柜內(nèi)壁，聲音傳感器設(shè)置于電氣柜內(nèi)密閉位置，電流傳感器設(shè)置在與母線連接的變壓器后和電氣柜內(nèi)壁，所述弧光傳感器連接著弧光采集器，所述電流傳感器連接著電流采集器，所述聲音傳感器連接著聲音采集器，所述弧光采集器、電流采集器以及聲音采集器分別連接著智能信號處理器，所述信號處理器通過出口繼電器連接控制著斷路保護器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電氣柜弧光保護裝置，其特征在于:所述弧光采集器包括光電轉(zhuǎn)換放大器、所述電流采集器包括電流放大器，所述聲音采集器包括聲電轉(zhuǎn)換放大器，所述智能信號處理器入口連接有上述光電轉(zhuǎn)換放大器、電流放大器、聲電轉(zhuǎn)換放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電氣柜弧光保護裝置，其特征在于:電氣柜的母線和饋線上設(shè)置有多個弧光傳感器和電流傳感器，所述封閉或不透光位置設(shè)置有聲音傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電氣柜弧光保護裝置，其特征在于:所述繼電器采用半導體固態(tài)繼電器。
【文檔編號】H02H7/22GK204068219SQ201420373844
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】喬崇革, 鄭強, 鄒啟群, 爼洋輝, 王鑫, 楊莎, 張小剛 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司安陽供電公司, 鄭州精鋮電力設(shè)備有限公司