一种快速灭弧装置的制作方法

本实用新型关于一种灭弧装置，特别是涉及一种开关柜的快速灭弧装置。

背景技术：

随着电网中配电网容量的逐渐增大，中低压开关柜内部电弧故障对电力系统安全运行的影响越来越严重，它不仅使中压开关设备严重烧毁，且对运行人员与设备安全存在重大危害，系统内曾经多次出现因开关柜内部电弧短路故障而造成设备损坏、设备越级跳闸导致10kV母线停电、开关柜爆炸损坏的事件，严重威胁电力系统安全、可靠运行。目前10kV开关柜切除电弧故障时间为100ms～2s之间，不能快速熄灭故障电弧，因此需要对10kV开关柜内部电弧进行探测与防护，以确保设备和人身安全。

电弧产生的能量和I²t(I为产生电弧时的电流、t为电弧持续时间)成正比，随着时间的推移，内部电弧的破坏效果越来越强。在电弧发生10～30ms时间内，开关柜内部气体压力达到峰值；在40～60ms左右，低燃点的绝缘材料如隔板、绝缘罩开始大规模燃烧；80～100ms左右，开关柜内部电缆，环氧树脂等绝缘材料开始大规模燃烧；在150ms左右，铜排和钢板开始燃烧。因此，如何限制内部电弧的燃烧时间，成为避免开关柜内部电弧故障危害的主要因素。

目前在中、低压开关柜系统中主要采用电流保护和弧光保护来保护开关柜内部电弧故障，常用的保护方式有以下三种：

a)开关柜母线故障采用变压器后备过流保护(故障切除时间为1.2s-1.4s)

b)开关柜母线故障高阻抗保护(故障切除时间100ms)

c)开关柜用弧光保护(故障切除时间为70ms)

然而，以上三种保护方式的动作时间都较长，无法在内部电弧产生的最初阶段熄灭电弧，将故障损失降到最低，开关柜内部气体压力在10～30ms的时间内就已经达到峰值，因此，实有必要提出一种技术手段，以实现一种主动性快速熄灭电弧的装置，用于保护开关设备。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之目的在于提供一种快速灭弧装置，其可以在发生电弧故障开关柜柜内压力和温度急剧增加之前，熄灭故障电弧并切除短路电流，使损失减到最小，且开关柜在排除电弧故障原因后,经过有限清理工作后可继续进行工作，供电可迅速恢复。

为达上述及其它目的，本实用新型提出一种快速灭弧装置，包括：

弧光检测探头，设置于开关柜中，用于检测是否产生弧光，并将检测的数据传送至弧光检测控制装置；

弧光检测控制装置，连接所述弧光检测探头的输出端，接收所述弧光检测探头发送的检测数据，根据获得的检测数据产生驱动信号至一次主元件；

一次主元件，连接该弧光检测控制装置，在所述驱动信号的驱动下实现灭弧。

进一步地，所述弧光检测探头为用于检测光照强度的光敏器件。

进一步地，所述弧光检测探头安装于开关柜各间隔室中，或沿母线放置。

进一步地，所述弧光检测探头通过绝缘光纤连接到待测设备。

进一步地，所述快速灭弧装置还包括电流检测传感器，所述电流检测传感器连接所述弧光检测控制装置。

进一步地，所述电流检测传感器采用电流互感器。

进一步地，所述一次主元件于接收到所述驱动信号后，将故障母线接地实现灭弧。

进一步地，所述一次主元件安装在系统带电母线与地之间，每相一个。

进一步地，所述一次主元件包括真空灭弧室和气动操作机构，所述气动操作机构于接收到所述弧光检测控制装置的驱动信号后，驱动接地的动触头插入所述真空灭弧室中高压电位的静触头中。

进一步地，所述快速灭弧装置用于中低压开关柜。

与现有技术相比，本实用新型一种快速灭弧装置采用主动方式，将故障电弧消除在初始阶段，不让其产生压力效应、热和辐射效应，相对传统的保护方式，具有熄灭电弧时间小于5ms，最大程度上降低电弧故障危害的优点，采用本实用新型的快速灭弧装置，在发生电弧故障开关柜柜内压力和温度急剧增加以前，就可以熄灭故障电弧并切除短路电流，使损失减到最小。

附图说明

图1为本实用新型一种快速灭弧装置第一实施例的结构框架示意图；

图2为本实用新型一种快速灭弧装置第二实施例的结构框架示意图；

图3为本实用新型具体实施例中一次主元件的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本实用新型一种快速灭弧装置第一实施例的结构框架示意图。如图1所示，本实用新型一种快速灭弧装置，包括：弧光检测探头10、弧光检测控制装置20以及一次主元件30。

其中，弧光检测探头10一般为光敏器件，其安置于开关柜隔离室内任何位置，通常安装在开关柜各间隔室中，也可沿母线放置，用于检测是否产生弧光，即光照强度，并将检测的数据传送至弧光检测控制装置20；弧光检测控制装置20可为一包含MCU或ARM的控制扳，其连接弧光检测探头10的输出端，接收弧光检测探头10发送的检测数据，并根据检测数据驱动一次主元件30进行灭弧动作，具体地说，弧光检测控制装置20于接收到弧光检测探头10发送的光照强度数据后，将其与一预设阈值进行比较，并于达到或超过该预设阈值时，发送驱动信号驱动一次主元件30进行灭弧动作，也就是说当检测到的光照强度大于或等于预设阈值时，则认为产生电弧故障，这里需说明的是，对两个数据进行比较并根据比较结果产生一控制信号为控制模块具有的一般功能，不属本实用新型所要保护的范围，在此不予赘述，较佳地，弧光检测控制装置20还可于待测设备上故障母线通道号；一次主元件30，接于系统带电母线与地之间，接收弧光检测控制装置20的驱动信号，以在该驱动信号的驱动下进行灭弧动作，例如将故障母线接地以达到灭弧目的，即，一次主元件30，于弧光产生时在弧光检测控制装置20的控制下进行相应灭弧动作，在本实用新型具体实施例中，具有一次主元件30，每相一个，安装于系统带电母线与地之间。

图2为本实用新型一种快速灭弧装置第二实施例的结构框架示意图。在本实用新型第二实施例中，本实用新型之快速灭弧装置还包括电流检测传感器40，电流检测传感器40一般为电流互感器，用于检测系统本段内进线电流，将检测到的电流信号传送至弧光检测控制装置20，用于当二次侧电流超过额定值(如10KV母线电压时限定为1A或5A)时触发故障电流判据；弧光检测控制装置20，接收电流检测传感器40输出的电流信号，由弧光检测控制装置20将获得的电流值与一额定值(例如1A或5A)比较以确定故障，并据此进行后续控制处理，例如切断开关等，如前所述，对两个数据进行比较获得一结果为控制模块具有的一般功能，不属本实用新型所要保护的范围，在此不予赘述。

在本实用新型具体实施例中，弧光检测控制装置20在2ms内能可靠的检测到故障弧光及故障电流信号，一次主元件30收到动作指令后在3ms内动作，将三相主回路接地，熄灭电弧，即电弧故障出现后5ms内熄灭电弧。

图3为本实用新型具体实施例中一次主元件的结构示意图。如图3所示，一次主元件30安装在系统带电母线与地之间，每相一个，该一次主元件30包括真空灭弧室301和气动操作机构302，气动操作机构302于接收到弧光检测控制装置20的驱动信号后，气动操作机构302动作，驱动接地的动触头插入真空灭弧室301中高压电位的静触头中，以实现将母线接地的目的，动触头到位后自动闭锁，确保一次母线与地可靠连接。

以下通过一具体实施例来进一步说明本实用新型：以10kV开关柜为例，弧光检测控制装置通过持续监测10kV开关柜内的电流和弧光信号，可迅速可靠的判断开关柜内部是否有电弧故障发生，其中弧光检测通过安装在开关设备隔室内的弧光检测探头来完成光强度的检测，弧光检测探头(光传感器)可放置在开关设备的任何位置，通常安装在开关柜各间隔室中，也可沿母线放置；当光照强度达到预设阈值时，判断电弧故障已经发生，弧光检测控制装置将触发三个一次主元件动作，将带电母线连接到接地回路，实现系统三相金属性接地短路，熄灭电弧。具体地说，弧光检测探头通过绝缘的光纤连接到DTU(待测设备，即本实用新型开关柜内可能产生弧光的设备)，当检测到弧光动作信号时，DTU面板上的七段数码管能够准确显示动作的弧光检测通道号。电流检测通常由通过检测系统本段的进线保护级电流互感器来实现的，正常情况下，二次侧额定电流是1安或5安，DTU的电流端输入阻抗小于1V/A，因此DTU的弧光检测控制装置的电流检测线路(即用于获取电流传感器电流信号的端口)能串入电流传感器，此时二次回路而不会出现问题；如果瞬时电流大于设定值，故障电流动作判据将被激活。

综上所述，本实用新型一种快速灭弧装置采用主动方式，将故障电弧消除在初始阶段，不让其产生压力效应、热和辐射效应，相对传统的保护方式，具有熄灭电弧时间小于5ms，最大程度上降低电弧故障危害的优点，采用本实用新型的快速灭弧装置，在发生电弧故障开关柜柜内压力和温度急剧增加以前，就可以熄灭故障电弧并切除短路电流，使损失减到最小。

与传统的开关柜保护方式相比较，配置本实用新型的快速灭弧装置能更快检测到内部电弧故障(2ms)，迅速抑制故障电弧(5ms)，降低电弧故障造成的破坏，可应用在发电厂、变电站、工业及商业配电系统10kV中压母线，提高运行检修人员的安全性，发生严重电弧故障时能避免开关设备严重受损，减少开关设备停电时间和维修成本，限制故障时开关设备内部压力上升，开关柜在排除电弧故障原因后，进行有限清理工作后，开关柜可继续进行工作，供电可迅速恢复，将有效提高供电可靠性。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。