一种弧光保护装置及其故障诊断方法制造方法及图纸

一种弧光保护装置及其故障诊断方法，包括弧光保护主控单元，电学探头和温度探头；采用电学探头满足电学信号阈值条件，采用温度探头满足阈值条件，两者取“与”操作，然后通过定时器的延时，弧光保护装置方可进行动作。本发明专利技术主要判据基于温度参量而不是弧光参量，可以更早期的发现弧光故障，温度探头也更方便校验，具有一定的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关系二次保护设备领域，尤其涉及一种弧光短路时采用的一种弧光保护装置及其故障诊断方法。
技术介绍
随着电网的快速发展，110kV及以上电压等级均已有比较成熟的保护措施，6kV(10kV)到35kV这个电压等级范围内厂用中压配电开关柜为全厂辅机/供电系统的供电枢纽，在发生内部故障时是否能迅速切除故障，对全厂(变电站)配电系统的安全运行至关重要，但是按目前的保护方案：在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大。鉴于中压母线的重要地位，任何故障的延时切除，都是我们极为不愿意看到的现状，因为开关柜内的电弧光发生时产生的高温、高压、弧光、振动、爆破音给开关柜等相关设备造成严重的损伤，甚至波及到变压器，造成变压器的烧毁，严重危及人身的安全，从而造成巨大的经济损失。如2009年安徽电力公司某供电局220kV变电站35kV开关柜误操作电弧光事故造成一人死亡；2009年重庆某电厂厂用电进线柜电流互感器绝缘电弧光故障造成停机及厂用变压器返厂维修；2011年云南电网公司“2.24”事故，怒江供电局某变电站因电弧光事故造成一人死亡。由于多年运行表明中低压配电柜内部弧光保护对人身及设备带来极大的损害，各国电力专家开始对电弧光故障进行研究及认识。国际电工委员会IEC修订了其IEC60298-2003标准了中压开关柜内部电弧光故障产生的原因、解决方案及测试方法，加拿大电力和电子制造商协会(EEMAC)制定了在内部弧光故障的条件下金属铠装开关柜电阻的测试规则，美国出版了IEEEC37.20.7中压金属铠装开关柜内部弧光故障的测试导则。此外美国在电力职业安全生产方面针对电弧光弧闪事故建立了相关标准和要求，美国国家防火协会(NFPA),作为美国国家电力规范(NBC)的一个补充，制定了NFPA70E-2004职业电力安全要求标准。国内根据IEC60298-2003标准制定我国现有标准GB3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》，定义了内部电弧级开关设备和控制设备(IAC)，其内部故障电弧试验规定为必做的型式试验。近年来由于对内部故障电弧特征参数的不断了解，中压开关柜相关新标准对防弧光故障要求的不断提高，国内一些专家一直强调装设专用中低压母线保护的重要性，用户也希望可以提供一种造价偏低，原理简单，适用于6-35kV的母线保护，以最大限度减小母线故障对设备的损害，提供供电可靠性，作为最快速度的专用母线弧光保护系统应运而生，它不仅能很好地应用于新装开关柜里也能方便地加装到已运行的开关柜中，其目标就是在第一时间里切除弧光故障使人身伤亡及设备损害降至最低，与其他专用母线保护相比有价格优势。目前市面上大多为电流和光学探头作为弧光保护装置的检测探头，但该探头弧光难以校验，进而确定其光学准确度。
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷借鉴现有弧光保护装置的优点，克服弧光探头难以校验的缺点提出一种弧光保护装置及其故障诊断方法，其技术方案如下：一种弧光保护装置，本专利技术特征在于：包括弧光保护主控单元，电学探头和温度探头，电学探头为电压探头或电流探头，用于检测弧光电信号信息，为弧光短路产生的电压信号或电流信号，温度探头为采用光纤测温探头，主要检测母线或主要电气设备的温度信号，电学探头和温度探头直接连接到弧光保护主控单元，主控单元经过分析、计算、处理等操作给出跳闸信号。本专利技术电学探头优选为电流探头，温度探头优选为带状光纤测温探头。本专利技术光纤测温探头通过缠绕在重点设备周围或开关柜母线上。本专利技术测温探头用于检测温度数值，其探头与被测设备距离r小于40cm。本专利技术测温探头检测温度数值，当探头与被测设备距离为a，温度数值则为：正对距离为r，面积为(pi*r3/a)区域的平均温度。1、本专利技术a取值范围为(15-30)cm，优选为20cm。一种根据上述弧光保护装置在弧光保护动作过程中的故障诊断方法，本专利技术特征在于：采用电学探头满足电学信号阈值条件，采用温度探头满足阈值条件，两者取“与”操作，然后通过定时器的延时，弧光保护装置方可进行动作，当电学探头采用电压探头时，电压信号阈值为：额定电压有效值的(120-150)％，采用电流探头时，电流信号阈值为：电流工频信号与(3-25)次奇数谐波合成有效值的(120-200)％，温度信号阈值为：设备可持续运行最高温度的(120-150)％。本专利技术定时器的延时时间为(200-500)ms。本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术主要考虑早期发现设备电弧放电类故障，出现温度异常后，也表明设备存在隐患，而不仅仅限于弧光判据。本专利技术提出一种可以在弧光故障刚发生时有效进行监测、处理的弧光保护方法。在弧光还没有产生，仅仅温度升高时即可动作，可以有效保护附近工作人员免遭电弧光对人身的伤害，保护中低压设备免受严重破坏、防止火灾发生；保护主变压器或者厂用变压器免受严重冲击而损坏；防止波及占用直流系统，造成巨大的经济损失；最大限度地减小用户的停电时间(用户停电恢复时间，由原来的几个星期或几天减少至几个小时以内)，延长现有开关相关设备的使用寿命。附图说明图1为弧光保护装置结构示意图；图2为弧光故障诊断方法示意图；图3为单母分段时温度传感器配置示意图。具体实施方式见图1，一种弧光保护装置，本专利技术特征在于：包括弧光保护主控单元，电学探头和温度探头，电学探头为电压探头或电流探头，用于检测弧光电信号信息，为弧光短路产生的电压信号或电流信号，温度探头为采用光纤测温探头，主要检测母线或主要电气设备的温度信号，电学探头和温度探头直接连接到弧光保护主控单元，主控单元经过分析、计算、处理等操作给出跳闸信号。本专利技术电学探头优选为电流探头，温度探头优选为带状光纤测温探头。本专利技术光纤测温探头通过缠绕在重点设备周围或开关柜母线上。本专利技术测温探头用于检测温度数值，其探头与被测设备距离r小于40cm。本专利技术测温探头检测温度数值，当探头与被测设备距离为r，温度数值则为：正对距离为a，面积为(pi*r3/a)区域的平均温度。a取值范围为(15-30)cm，优选为20cm。见图2，图3，一种根据上述弧光保护装置在弧光保护动作过程中的故障诊断方法，本专利技术特征在于：采用电学探头满足电学信号阈值条件，采用温度探头满足阈值条件，两者取“与”操作，然后通过定时器的延时，弧光保护装置方可进行动作，当电学探头采用电压探头时，电压信号阈值为：额定电压有效值的(120-150)％，采用电流探头时，电流信号阈值为：电流工频信号与(3-25)次奇数谐波合成有效值的(120-200)％，温度信号阈值为：设备可持续运行最高温度的(120-150)％。本专利技术定时器的延时时间为(200-500)ms。一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弧光保护装置，其特征在于：包括弧光保护主控单元，电学探头和温度探头；电学探头为电压探头或电流探头，用于检测弧光电信号信息，为弧光短路产生的电压信号或电流信号，温度探头为采用光纤测温探头，用于检测母线或主要电气设备的温度信号，电学探头和温度探头分别直接连接到弧光保护主控单元，主控单元经过分析、计算、处理等操作给出跳闸信号。

【技术特征摘要】
1.一种弧光保护装置，其特征在于：包括弧光保护主控单元，电学探头和温度探头；电学探头为电压探头或电流探头，用于检测弧光电信号信息，为弧光短路产生的电压信号或电流信号，温度探头为采用光纤测温探头，用于检测母线或主要电气设备的温度信号，电学探头和温度探头分别直接连接到弧光保护主控单元，主控单元经过分析、计算、处理等操作给出跳闸信号。2.根据权利要求1所述的一种弧光保护装置，其特征在于：电学探头优选为电流探头，温度探头优选为带状光纤测温探头。3.根据权利要求1所述的一种弧光保护装置，其特征在于：光纤测温探头通过缠绕在重点设备周围或开关柜母线上。4.根据权利要求1所述的一种弧光保护装置，其特征在于：测温探头用于检测温度数值，其探头与被测设备距离r小于40cm。5.根据权利要求1或4所述的一种弧光保护装置，其特征在于：测温探头检测温度数值，当探头与被测...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁心志，刘柱揆，许守东，沈鑫，
申请(专利权)人：云南电力试验研究院集团有限公司，云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53