抗非電弧光干擾的弧光保護裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力系統技術領域，涉及弧光保護裝置，具體涉及抗非電弧光干擾的弧光保護裝置。
【背景技術】
[0002]電弧光是放電過程中發生的一種現象，當兩點之間的電壓超過其工頻絕緣強度極限時就會發生。當適當的條件出現時，一個攜帶著電流的等離子產生，直到電源側的保護設備斷開才會消失。空氣在通常條件是很好的絕緣體，但由于溫度的升高或者其他外部因素的作用，其化學和物理特性發生改變時，它可能變成通電的導體。只要兩端的電壓提供的能量足以補償熱損耗并維持適當的溫度條件，電弧將會持續發生。如果電弧被拉長和冷卻，維持它的必要條件缺失進而熄滅。類似地，如果電路兩相發生短路也可以產生電弧，短路是兩個不同電壓的導體發生低阻抗的連接，形成低阻抗的導電體，(例如:金屬工具遺忘在柜子的母排上、錯誤的連接或動物闖入柜子內，這些都是各種潛在的可能)一旦形成短路，會引起很大的短路電流值，其大小取決于電路的特性。
[0003]中、低壓母線由于(1)出線多、操作頻繁；(2)相導體線間距離與大地的距離比較近，易受小動物危害；(3)設備制造質量比高壓設備差；(4)設備絕緣老化和機械磨損；(5)運行條件惡劣，系統運行條件改變；(6)人為和操作錯誤故障率比高壓母線高。發生短路故障時，所產生的電弧光對設備及人員會造成極大的傷害。但是目前在國內中低壓母線系統中一般不配置專用的快速母線保護，而是依賴上一級變壓器的后備保護切除母線短路故障，這樣導致了故障切除時間的延長，加大了設備的損傷程度，破壞嚴重時可能造成事故進一步擴大，威脅到系統的穩定運行，該問題已引起業內專業人士的高度重視。
[0004]電力系統由于各種的短路原因可引起弧光，弧光會以300m/s的速度爆發，摧毀途中的任何物質。只要系統不斷電，弧光就會一直存在。要想最大限度的減少弧光的危害，我們需要安全、迅速地切斷電弧光，這樣可以在發生弧光故障的時候，保護操作人員不受傷害，并且可以降低財產損失程度。因此近20年國內外不少廠家致力于開發電弧光保護系統，采用弧光檢測和過電流檢測雙判據原理，保護動作速度快、可靠性高，填補了國內中、低壓專用快速母線保護的空白。
[0005]在電弧光保護系統領域居于世界領先地位的芬蘭UTU、ABB、南瑞等，目前運行中的很多弧光保護裝置采用的都是光強和過電流雙判據，其中光這個判據無法區別是弧光本身還是干擾光源，因此有部分運行中的弧光保護裝置僅投入電流判據，單獨投入弧光判據的時候出現過誤動作，影響惡劣，市場認可度并不高。而根據各試驗站針對燃弧試驗光譜進行分析，發現弧光70%以上是紫外光。綜合上述種種原因，非常有必要針對現在的弧光傳感器和弧光保護系統或裝置進行對應的改善，我公司此次研發的抗非電弧光干擾的弧光保護裝置采用紫外光白光一體化的光傳感器把干擾光源和弧光本身光源進行區分，再加過電流雙重判據作為保護動作條件，使得產品可靠性提高，無誤動作，做到100%正確動作。
[0006]中壓開關柜發生內部電弧故障釋放的能量是很大的，其總能量取決于短路電流大小、故障電弧燃燒的時間、同時燃燒的電弧的數量等因素。在一條短時耐受電流為25kA和電弧電壓約為600V的20kV電力系統中，故障電弧釋放的能量為40.5MJ。這一能量能在1秒內可使15.6升水蒸發掉，或使42公斤的鐵熔化。
[0007]在中壓開關柜中，國外一般采用IEC298中附錄A中指定的100ms的內部電弧額定時間作為電弧故障防護標準，它指的是開關柜可以承受的內部電弧燃燒時間。也就是說，發生開關柜內部故障時保護動作切除故障的時間在100ms以內的話，對開關設備及附近人員的損害限制到最小。國外著名廠家生產的中壓開關柜，一般都進行內部電弧試驗，并在產品樣本中提供這一性能指標。國內的開關柜，一般米用等效IEC298的GB3906、DL404等標準生產的，但在產品樣本中一般沒有列出內部電弧額定時間這一指標。在國外，在用戶提出要求高于100ms的內部電弧耐受時間要求時，一般由用戶和生產廠另行商定解決。當然，這將增加開關柜的費用。根據國外的應用經驗，將內部電弧故障額定值從100ms增加到200ms，開關柜的成本增加10% ;但如果將該指標增加到1秒，則開關柜的成本將增加100%。
[0008]現有的針對開關柜內部弧光故障(相當于母線故障)的保護，國內普遍采用變壓器后備過流保護作為主保護，由于過流保護為了保證其選擇性，其動作時限需要按照階梯原則配合，即自負荷側到電源側的動作時限逐級拉長，以致到了主變壓器處已達到1.5?2.0秒，有的更是長達6秒，如此長的故障切除時間，對于開關柜額定耐受電弧時間只有100ms來說，一旦發生內部弧光故障，對開關設備的損壞將是非常嚴重的。此外，由于國標規定的llOkV及以上電壓等級的變壓器的動穩定時間為0.25秒，中低壓母線保護系統的故障切除時間也必須滿足這一要求。
[0009]為了加快切除中低壓母線故障的速度，國外曾配合微機過流保護裝置的廣泛應用，提出了一種利用饋線過流閉鎖進線速斷保護的閉鎖式保護方案。這種保護方案在國外一些電網采用，它與前一種變壓器后備過流保護方案相比，保護的動作速度有了一定的提高，動作時間大約為200ms-300ms，仍不能滿足總故障清除時間100ms的要求。
[0010]應用于高壓、超高壓系統的母差保護的動作速度很快，可達到20-35ms。然而，由于以下幾方面的原因而不適合于中低壓母線應用。其一，采用母差保護由于保護范圍受到CT安裝位置的限制，不能保護到發生故障幾率較高的電纜室電纜接頭處的故障。其二，采用母差保護不能提供故障定位功能，這對于組成中低壓母線的開關柜一般分為多個單元室，而一段母線上往往連接有十多臺、甚至二十多臺開關柜，快速母線保護切除故障后，在開關柜外觀是看不到損壞痕跡的，如果母線保護系統沒有故障定位功能的話，對于查找故障點可能需要較長的時間，因而影響檢修速度和盡快恢復供電。此外，采用這種方案還存在接線復雜，對CT的要求高并且安裝在6-35kV母線上有很多困難，也很不經濟等問題。所以，母差保護也是不適合中壓母線保護應用的。現有的保護方案顯然是不能滿足快速切除故障或保護覆蓋范圍要求的，迫切需要采用一種新型中壓母線保護系統，以解決中低壓母線發生故障幾率較高、延遲切除故障導致故障發展、擴大，從而造成的巨大的經濟損失的問題。抗非電弧光干擾的電弧光保護裝置，開關柜發生內部故障時，電弧燃燒的結果會生產各種故障特性，如產生可見光、聲波、壓力波，甚至是紅外線、紫外線或無線電頻率的輻射等。通過檢測這些特征量，國外開發出各種新原理的中低壓開關柜內部故障(中低壓母線故障)保護系統，其中檢測可見光認為的一種實際可行的方法。電弧光保護裝置所覆蓋的保護范圍，是通過布置弧光傳感器的物理位置來實現的，因此其覆蓋范圍是在開關柜內是不受限制的。但是國內中壓柜，每半個月需巡檢設備，在巡檢設備過程中會使用電筒、手機等通過光源，很可能同時負載有變化或者電流突變，從而滿足光強和過流雙判據，引起誤動作，而抗非電弧光干擾的電弧光保護裝置采用紫外光和可見光光強、及紫外光和可見光比例情況2類數據進行分析，可以避免上述誤動作的發生。
【發明內容】
[0011]根據以上現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提出一種抗非電弧光干擾的弧光保護裝置，通過檢測到弧光和過流時才發出跳閘指令，解決了在巡檢設備過程中會使用電筒、手機等通過光源，很可能同時負載有變化或者電流突變，從而滿足光強和過流雙判據，引起誤動作的問題，具有系統運行穩定可靠，排除了外界干擾的光源對弧光保護裝置的影響，不會出現誤動作現象，保護正確動作率100%。
[0012]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:一種抗非電弧光干擾的弧光保護裝置，該裝置包括主控單元、電流模塊、電源模塊、弧光模塊、輸出模塊、弧光傳感器和通信模塊組成，所述電流模塊、電源模塊、弧光模塊、弧光傳感器、通信模塊組分別與主控單元連接，控制器根據紫外光和可見光比例不同，對干擾光源和弧光光源進行區分。所述主控單元通過檢測故障電流和來自弧光傳感器的弧光信號進行處理、判斷，在滿足跳閘條件時發出指令以切除故障。所述主控單元包括十路光信號輸入口和六路光傳輸口，光信號輸入口用來接收弧光傳感器的信號，光傳輸口接收來自弧光單元、電流單元的信號或弧光傳感器的信號。所述輸出模塊包括四個快速繼電器跳閘出口和兩個常規繼電器跳閘出口，其中一個保留作為裝置故障報警信號輸出用。
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