电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置及控制方法

电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]电力高压开关柜内高压断路器、互感器、避雷器以及它们的出线等设备在通电运行时，由于电、磁作用会产生热量而升温，电流越大，温度越高，当高压断路器、互感器、避雷器内发生热故障时，其热量也会迅速传导至其出线和表面，当温度升高到一定值时，特别是在电力开关柜内高压断路器、互感器、避雷器在设备发生过载、受潮或接触不良等情况时，会引起设备或出线温度异常升高，此时如不及时报警，采取措施，会导致过热故障扩大发展，造成设备、线路烧毁的严重故障，而当在设备内部发生严重受潮、严重过热或放电故障时，将使温度在短时内急剧升高，此时如不能及时将断路器跳闸切断电源，将导致开关柜内设备、出线严重损坏，甚至造成设备爆炸，导致电网严重故障的重大事故。
[0003]现对电力高压开关柜内的高压断路器、互感器、避雷器等设备的过热故障监测方法，是在停电时由试验人员做直流电阻和其它电气试验，由于电力高压开关柜在运行中，为保证安全，其外壳是封闭的，无法由工作人员携带红外测温设备，冒着触碰高压电的危险打开柜门对每台运行中电力高压开关柜内高压断路器、互感器、避雷器等设备进行测温，无法实现实时连续的在线检测、报警和在严重故障时的自动跳闸切断电源保护，鉴于如此，每年各地都发生多起运行中电力高压开关柜故障未被检测出，以及在发生严重故障时无法及时跳闸切断电源而引起的恶性事故，严重威胁到电网的安全运行。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置及控制方法，通过在线连续监测电力高压开关柜内断路器、互感器、避雷器出线和表面温升情况，来检测出运行中电力高压开关柜内设备过热、受潮、放电以及接触不良等故障，这些故障都将使其出线温度异常升高，接通相应的报警回路进行报警；当在设备发生严重过热、严重受潮或严重放电等故障时，将使温升更高，接通设置更高温升的跳闸电接点回路，迅速控制断路器跳闸，断开电源，防止事故进一步发展和扩大。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，包括电力高压开关柜，设置于该电力高压开关柜内的手车断路器、连接于该手车断路器出线口的断路器出线、互感器、避雷器以及断路器分闸线圈；还包括一温升电接点控制器及与该温升电接点控制器连接的用于测量断路器出线温度的红外测温器1、用于测量互感器外表温度的红外测温器2、用于测量避雷器外表温度的红外测温器3、用于控制断路器故障报警的A故障报警回路、用于控制互感器故障报警的B故障报警回路、用于控制避雷器故障报警的C故障报警回路、用于控制断路器故障跳闸的D跳闸回路、用于控制互感器故障跳闸的E跳闸回路、用于控制避雷器故障跳闸的F跳闸回路；所述D、E、F跳闸回路均用于控制断路器分闸线圈的动作。
[0006]在本发明一实施例中，所述红外测温器I安装于电力高压开关柜内正对断路器出线处，所述红外测温器2安装于电力高压开关柜内正对互感器外表处，所述红外测温器3安装于电力高压开关柜内正对避雷器外表处，且所述红外测温器I至3与电力高压开关柜内周围带电部分的距离均大于电力安全规程所要求的高压电等级的安全安装距离。
[0007]在本发明一实施例中，所述红外测温器I至3均包括红外测温探头，所述红外测温探头外部包裹有绝缘套；所述红外测温探头通过发射和接收红外线对运行中电力高压开关柜内断路器出线、互感器外表及避雷器外表进行非接触在线连续测温，并将测温信号传输至所述温升电接点控制器。
[0008]在本发明一实施例中，所述A、B、C故障报警回路及D、E、F跳闸回路的工作原理为:温升电接点控制器中设置有断路器出线故障温度Tl、断路器出线跳闸温度T2、互感器故障温度T3、互感器跳闸温度T4、避雷器故障温度T5及避雷器跳闸温度T6，且Tl < T2，T3< Τ4，Τ5 < Τ6 ;当断路器出线温度达到Tl时，温升电接点控制器通过所述A故障报警回路发出断路器故障报警信号；当断路器出线温度继续升高至Τ2时，温升电接点控制器通过所述D跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源；同理，当互感器外表温度达到Τ3时，温升电接点控制器通过所述B故障报警回路发出互感器故障报警信号；当互感器外表温度继续升至Τ4时，温升电接点控制器通过所述E跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源；当避雷器外表温度达到Τ5时，温升电接点控制器通过所述C故障报警回路发出避雷器故障报警信号；当避雷器外表温度继续升至Τ6时，温升电接点控制器通过所述F跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源。
[0009]在本发明一实施例中，所述Α、B、C故障报警回路采用的报警器为蜂鸣器、喇叭或声光报警器的一种或多种组合，且Α、B、C故障报警回路的报警器的报警声或声光形式有明显区别。
[0010]在本发明一实施例中，所述断路器分闸线圈安装在断路器的保护二次回路上，且所述断路器分闸线圈的一端分别电性连接于D跳闸回路、E跳闸回路和F跳闸回路，断路器分闸线圈的另一端电性连接于断路器动触头控制回路。
[0011]本发明还提供了一种基于上述所述的电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置的控制方法，包括如下步骤，
501:将所述红外测温器I安装于电力高压开关柜内正对断路器出线处，所述红外测温器2安装于电力高压开关柜内正对互感器外表处，所述红外测温器3安装于电力高压开关柜内正对避雷器外表处，且所述红外测温器I至3与电力高压开关柜内周围带电部分的距离均大于电力安全规程所要求的高压电等级的安全安装距离；
502:预先设置调整好温升电接点控制器内断路器出线故障温度Tl、断路器出线跳闸温度Τ2、互感器故障温度Τ3、互感器跳闸温度Τ4、避雷器故障温度Τ5及避雷器跳闸温度Τ6，且 Tl < Τ2，Τ3 < Τ4，Τ5 < Τ6 ；
S03:开启红外测温器1、红外测温器2、红外测温器3和温升电接点控制器；
S04:红外测温器I至3的测温探头通过发射和接收红外线对运行中电力开关柜内断路器出线、互感器和避雷器的外表进行非接触在线连续测温，并将测温信号传送至温升电接点控制器； 505:当断路器内发生故障时，其内部热量迅速传递至断路器出线，由红外测温器I测量其温升，并将测温信号传送至温升电接点控制器；
506:当断路器出线温升升高至Tl时，温升电接点控制器通过所述A故障报警回路发出断路器故障报警信号；
507:当断路器出线温度继续升高至T2时，温升电接点控制器通过所述D跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源，防止事故的进一步发展和扩大；
508:当互感器器内发生故障时，其内部热量迅速传递至互感器表面，由红外测温器2测量其温升，并将测量温度值传递至温升电接点控制器；
509:当互感器表面温度达到T3时，温升电接点控制器通过所述B故障报警回路发出互感器故障报警信号；
510:当互感器表面温升继续升至T4时，温升电接点控制器通过所述E跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源；
511:当避雷器外表温度达到T5时，温升电接点控制器通过所述C故障报警回路发出避雷器故障报警信号；
S12:当避雷器表面温升继续升至T6时，温升电 接点控制器通过所述F跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源。
[0012]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:本发明与传统对电力高压开关柜内高压设备无法进行在线测温、报警和保护的方式，而只能等停电时做接触电阻以及其它电气试验来发现故障的方式相比，有着巨大优势。
【附图说明】
[0013]图1为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置工作原理图。
[0014]图2为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，自动控制断路器跳闸切断电源工作原理图。
[0015]图3为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置在停电后，手车开关拉出运行位置示意图。
[0016]图4为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，控制断路器故障报警的温升电接点控制器A报警回路图。
[0017]图5为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，控制互感器故障报警的温升电接点控制器B报警回路图。
[0018]图6为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，控制避雷器故障报警的温升电接点控制器C报警回路图。
[0019]图7为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，控制断路器故障跳闸的温升电接点控制器D跳闸控制回路图。
[0020]图8为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，控制互感器故障跳闸的温升电接点控制器E跳闸控制回路图。
[0021]图9为本发明电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，控制避雷器故障跳闸的温升电接点控制器F跳闸控制回路图。
[0022]图中:1-电力高压开关柜；2_红外测温器I ;3_红外射线；4_测温信号线；5-红外测温器2 ;6_断路器出线；7_互感器；8_红外测温器3 ;9_避雷器；10_手车断路器；11_真空泡；12、15-动触头；13、16_静触头；14_高压引线；K1_K12为回路开关；DJ1_DJ6为控制回路温度继电器；C1-C6为控制主回路接触器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0024]如图1-9所示，本发明一种电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，包括电力高压开关柜(1)，设置于该电力高压开关柜内的手车断路器(10)、连接于该手车断路器
(10)出线口的断路器出线(6)、互感器(7)、避雷器(9)以及断路器分闸线圈；还包括一温升电接点控制器及与该温升电接点控制器连接的用于测量断路器出线温度的红外测温器I
(2)、用于测量互感器外表温度的红外测温器2 (5)、用于测量避雷器外表温度的红外测温器3 (8)、用于控制断路器故障报警的A故障报警回路、用于控制互感器故障报警的B故障报警回路、用于控制避雷器故障报警的C故障报警回路、用于控制断路器故障跳闸的D跳闸回路、用于控制互感器故障跳闸的E跳闸回路、用于控制避雷器故障跳闸的F跳闸回路；所述D、E、F跳闸回路均用于控制断路器分闸线圈的动作。(红外测温器I (2)、红外测温器2
(5)及红外测温器3 (8)均通过测温信号线4连接至温升电接点控制器，断路器(10)、互感器(7)、避雷器(9)通过高压引线(14)相连)
所述红外测温器I (2)安装于电力高压开关柜内正对断路器出线(6)处，所述红外测温器2 (5)安装于电力高压开关柜内正对互感器(7)外表处，所述红外测温器3 (8)安装于电力高压开关柜内正对避雷器(9)外表处，且所述红外测温器I至3与电力高压开关柜内周围带电部分的距离均大于电力安全规程所要求的高压电等级的安全安装距离。
[0025]所述红外测温器I至3均包括红外测温探头，所述红外测温探头外部包裹有绝缘套；所述红外测温探头通过发射和接收红外射线(3)对运行中电力高压开关柜内断路器出线、互感器外表及避雷器外表进行非接触在线连续测温，并将测温信号传输至所述温升电接点控制器。
[0026]所述A、B、C故障报警回路及D、E、F跳闸回路的工作原理为:温升电接点控制器中设置有断路器出线故障温度Tl、断路器出线跳闸温度T2、互感器故障温度T3、互感器跳闸温度T4、避雷器故障温度T5及避雷器跳闸温度T6，且Tl < T2，T3 < T4，T5 < T6 ;当断路器出线温度达到Tl时，温升电接点控制器通过所述A故障报警回路发出断路器故障报警信号；当断路器出线温度继续升高至T2时，温升电接点控制器通过所述D跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸(即使得设置于真空泡(11)内的动触头(12、15)与静触头(13、16)分开)，切断电源；同理，当互感器外表温度达到T3时，温升电接点控制器通过所述B故障报警回路发出互感器故障报警信号；当互感器外表温度继续升至T4时，温升电接点控制器通过所述E跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源；当避雷器外表温度达到T5时，温升电接点控制器通过所述C故障报警回路发出避雷器故障报警信号；当避雷器外表温度继续升至T6时，温升电接点控制器通过所述F跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源。
[0027]所述A、B、C故障报警回路采用的报警器为蜂鸣器、喇叭或声光报警器的一种或多种组合，且A、B、C故障报警回路的报警器的报警声或声光形式有明显区别。
[0028]所述断路器分闸线圈安装在断路器的保护二次回路上，且所述断路器分闸线圈的一端分别电性连接于D跳闸回路、E跳闸回路和F跳闸回路，断路器分闸线圈的另一端电性连接于断路器动触头控制回路。
[0029]本发明还提供了一种基于上述所述的电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置的控制方法，包括如下步骤，
501:将所述红外测温器I的探头安装于正对电力开关柜内高压断路器出线接头处，红外测温器2的探头安装于正对互感器表面处，红外测温器3的探头安装于正对避雷器表面处，并与周围带电部分的距离应保持大于电力安全规程所要求的高压电等级的安装安全距离；
502:预先设置调整好温升电接点控制器内断路器故障报警温度值、断路器故障跳闸温度值；互感器故障报警温度值、互感器故障跳闸温度值；避雷器故障报警温度值、避雷器故障跳闸温度值；
S03:2开启红外测温器1、红外测温器2、红外测温器3和温升电接点控制器；
504:红外测温器的测温探头通过发射和接受红外线3对运行中电力开关柜内高压断路器的出线、互感器和避雷器的表面进行非接触在线连续测温，并将测温信号传送至温升电接点控制器；
505:当断路器内发生故障时，其内部热量迅速传递至断路器出线，由红外测温器I测量其温升，并将测温信号传送至温升电接点控制器；
506:当断路器出线温升升高至所设置的断路器故障报警值时，温升电接点控制器中的断路器A报警电接点动作，接通断路器A报警回路，发出断路器故障报警信号；
507:当断路器出线温度继续升高至所设置D断路器跳闸电接点值时，接通相应的断路器D跳闸电接点回路，断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内的动触头与静触头分离，切断电源，防止事故的进一步发展和扩大；
508:当互感器内发生故障时，其内部热量迅速传递至互感器表面，由红外测温器2测量其温升，并将测量温度值传递至温升电接点控制器；
509:当互感器表面温度达到预先设置的故障报警电接点值时，互感器故障B报警电接点动作，接通互感器B报警电接点回路，发出互感器故障报警信号；
510:当互 感器表面温升继续升至更高的互感器E跳闸电接点设置值时，温升电接点控制器中的互感器E跳闸电接点动作，接通相应的互感器E跳闸电接点回路，使断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源。
[0030]Sll:当避雷器表面温度达到预先设置的故障报警电接点值时，避雷器故障C报警电接点动作，接通避雷器C报警电接点回路，发出互感器故障报警信号；
S12:当避雷器表面温升继续升至更高的互感器F跳闸电接点设置值时，温升电接点控制器中的避雷器F跳闸电接点动作，接通相应的避雷器F跳闸电接点回路，使断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源。
[0031]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，其特征在于:包括电力高压开关柜，设置于该电力高压开关柜内的手车断路器、连接于该手车断路器出线口的断路器出线、互感器、避雷器以及断路器分闸线圈；还包括一温升电接点控制器及与该温升电接点控制器连接的用于测量断路器出线温度的红外测温器1、用于测量互感器外表温度的红外测温器2、用于测量避雷器外表温度的红外测温器3、用于控制断路器故障报警的A故障报警回路、用于控制互感器故障报警的B故障报警回路、用于控制避雷器故障报警的C故障报警回路、用于控制断路器故障跳闸的D跳闸回路、用于控制互感器故障跳闸的E跳闸回路、用于控制避雷器故障跳闸的F跳闸回路；所述D、E、F跳闸回路均用于控制断路器分闸线圈的动作。2.根据权利要求1所述的电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，其特征在于:所述红外测温器I安装于电力高压开关柜内正对断路器出线处，所述红外测温器2安装于电力高压开关柜内正对互感器外表处，所述红外测温器3安装于电力高压开关柜内正对避雷器外表处，且所述红外测温器I至3与电力高压开关柜内周围带电部分的距离均大于电力安全规程所要求的高压电等级的安全安装距离。3.根据权利要求1或2所述的电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，其特征在于:所述红外测温器I至3均包括红外测温探头，所述红外测温探头外部包裹有绝缘套；所述红外测温探头通过发射和接收红外线对运行中电力高压开关柜内断路器出线、互感器外表及避雷器外表进行非接触在线连续测温，并将测温信号传输至所述温升电接点控制器。4.根据权利要求1所述的电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，其特征在于:所述A、B、C故障报警回路及D、E、F跳闸回路的工作原理为:温升电接点控制器中设置有断路器出线故障温度Tl、断路器出线跳闸温度T2、互感器故障温度T3、互感器跳闸温度T4、避雷器故障温度T5及避雷器跳闸温度T6，且Tl < T2，T3 < T4，T5 < T6 ;当断路器出线温度达到Tl时，温升电接点控制器通过所述A故障报警回路发出断路器故障报警信号；当断路器出线温度继续升高至T2时，温升电接点控制器通过所述D跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源；同理，当互感器外表温度达到T3时，温升电接点控制器通过所述B故障报警回路发出互感器故障报警信号；当互感器外表温度继续升至T4时，温升电接点控制器通过所述E跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源；当避雷器外表温度达到T5时，温升电接点控制器通过所述C故障报警回路发出避雷器故障报警信号；当避雷器外表温度继续升至T6时，温升电接点控制器通过所述F跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源。5.根据权利要求1所述的电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，其特征在于:所述A、B、C故障报警回路采用的报警器为蜂鸣器、喇叭或声光报警器的一种或多种组合，且A、B、C故障报警回路的报警器的报警声或声光形式有明显区别。6.根据权利要求1所述的电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置，其特征在于:所述断路器分闸线圈安装在断路器的保护二次回路上，且所述断路器分闸线圈的一端分别电性连接于D跳闸回路、E跳闸回路和F跳闸回路，断路器分闸线圈的另一端电性连接于断路器动触头控制回路。7.一种基于权利要求1所述的电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置的控制方法，其特征在于:包括如下步骤， 501:将所述红外测温器I安装于电力高压开关柜内正对断路器出线处，所述红外测温器2安装于电力高压开关柜内正对互感器外表处，所述红外测温器3安装于电力高压开关柜内正对避雷器外表处，且所述红外测温器I至3与电力高压开关柜内周围带电部分的距离均大于电力安全规程所要求的高压电等级的安全安装距离； 502:预先设置调整好温升电接点控制器内断路器出线故障温度Tl、断路器出线跳闸温度T2、互感器故障温度T3、互感器跳闸温度T4、避雷器故障温度T5及避雷器跳闸温度T6，且 Tl < T2，T3 < T4，T5 < T6 ； S03:开启红外测温器1、红外测温器2、红外测温器3和温升电接点控制器； 504:红外测温器I至3的测温探头通过发射和接收红外线对运行中电力开关柜内断路器出线、互感器和避雷器的外表进行非接触在线连续测温，并将测温信号传送至温升电接点控制器； 505:当断路器内发生故障时，其内部热量迅速传递至断路器出线，由红外测温器I测量其温升，并将测温信号传送至温升电接点控制器； 506:当断路器出线温升升高至Tl时，温升电接点控制器通过所述A故障报警回路发出断路器故障报警信号； 507:当断路器出线温度继续升高至T2时，温升电接点控制器通过所述D跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源，防止事故的进一步发展和扩大； 508:当互感器器内发生故障时，其内部热量迅速传递至互感器表面，由红外测温器2测量其温升，并将测量温度值传递至温升电接点控制器； 509:当互感器表面温度达到T3时，温升电接点控制器通过所述B故障报警回路发出互感器故障报警信号； 510:当互感器表面温升继续升至T4时，温升电接点控制器通过所述E跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源； 511:当避雷器外表温度达到T5时，温升电接点控制器通过所述C故障报警回路发出避雷器故障报警信号； S12:当避雷器表面温升继续升至T6时，温升电接点控制器通过所述F跳闸回路，控制断路器分闸线圈动作，迅速使断路器内动触头分闸，切断电源。
【专利摘要】本发明涉及一种电力高压开关柜故障的温升电接点保护装置及控制方法，包括电力高压开关柜，手车断路器、断路器出线、互感器、避雷器以及断路器分闸线圈；还包括温升电接点控制器及与其连接的用于测量断路器出线温度的红外测温器1、用于测量互感器外表温度的红外测温器2、用于测量避雷器外表温度的红外测温器3、用于控制断路器故障报警的A故障报警回路、用于控制互感器故障报警的B故障报警回路、用于控制避雷器故障报警的C故障报警回路、用于控制断路器故障跳闸的D跳闸回路、用于控制互感器故障跳闸的E跳闸回路、用于控制避雷器故障跳闸的F跳闸回路。本发明实现了电力高压开关柜故障的在线监测，保障了电力高压开关柜的安全运行。
【IPC分类】H02H5/04
【公开号】CN104882851
【申请号】CN201510329901
【发明人】林晓铭
【申请人】国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司南平供电公司, 国网福建省电力有限公司邵武市供电公司, 林晓铭, 林舒妍
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月16日