1.概述

  電纜頭防爆裝置是我公司最新研發(fā)的立體、全方位監(jiān)測高壓開關柜的產(chǎn)品，可以同時監(jiān)測電纜接觸面溫度、故障弧光信號、電纜絕緣程度。拋棄傳統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)測單一特征量的局限性和不全面性。又兼顧了監(jiān)測的必要性。

1.1開關柜溫升監(jiān)測的必要性分析：

  高壓開關柜中，母線接頭、觸點開關、刀閘開關、等重要設備接頭處由于接觸電阻和長期老化的雙重作用下，容易導致接觸電阻進一步加大導致發(fā)熱、溫升嚴重。如不及時發(fā)現(xiàn)極易導致設備燒毀故障。影響供電的安全可靠性。

高壓封閉式開關柜運行中不允許打開測量溫度。傳統(tǒng)的紅外手持測溫無法做到24小時的實時監(jiān)測與報警。解決問題的關鍵是實現(xiàn)溫度的在線監(jiān)測與預警。及時排除供電隱患。杜絕事故的發(fā)生。

《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》國家電網(wǎng)生技[2005]400號文件中明確指出：預防開關設備載流回路過熱定期用測溫設備檢查開關設備的接頭部、隔離開關的導電部分（重點部位：觸頭、出線座等），特別是在重負荷或高溫期間，加強對運行設備溫升的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題應及時采取措施。

在線溫度監(jiān)測對供電的安全性和可靠性不可缺少，但是單純的溫度監(jiān)測無法做到全面的保護和發(fā)生事故的及時自處理。我公司創(chuàng)造性的電弧光技術引入本系統(tǒng)。達到監(jiān)測溫度和弧光的雙重作用，可以實現(xiàn)故障點的摘除。將故障控制在最小的范圍。

1.2下面就概述下弧光的必要性：

在我國，中、低壓母線短路故障中，重點設備和人員傷害主要由電弧光引起，然而，我國的大多數(shù)中低壓母線沒有設置快速母線保護，而只是采用了簡單的消弧裝置和變壓器后備保護。這些保護智能化較低，動作速度慢，往往會延長故障切除時間，從而進一步擴大設備損壞程度，甚至會引起“火燒連營”的惡性事故，沖擊變壓器一次運行，影響整個電網(wǎng)的安全運行。

電纜頭防爆裝置的弧光保護單元是我公司根據(jù)國內實際情況，吸收國外電弧光保護的特點，結合行業(yè)檢測及保護配置相關規(guī)程，研發(fā)出具有廣泛實用性、高可靠性的新型電弧光保護系統(tǒng)。采用弧光檢測和過電流檢測雙判據(jù)原理，具有保護動作速度快、可靠性高等特點。

1.3電弧光產(chǎn)生的原因：

引起開關柜弧光短路故障的原因很多，一般分為以下五類

1）絕緣故障：主要是柜中絕緣材料爬距不足，未滿足加強絕緣要求，在臟污環(huán)境，天氣潮濕下發(fā)生絕緣故障。另外，由于絕緣材料材質缺陷，運行年限較長的開關柜，在強電磁場作用下絕緣老化，也可能造成絕緣損壞而導致故障。

2）載流回路不良：由于一些接頭截面不夠，緊固螺栓松動，手車柜觸頭接觸不良，在大電流流過時引起發(fā)熱，冒火進而引起相間，相對地擊穿等等。

3）外來物體的進入：如小動物（老鼠等）進入開關柜內部，或維修人員在工作完成后將工具遺留在開關柜內。

4）認為操作錯誤：如走錯間隔，誤操作，未對工作區(qū)域進行接地，未對工作區(qū)域進行驗電等。

5）系統(tǒng)方面的原因：如系統(tǒng)容量增大，接地方式改變，電纜應用增多，保護及自控裝置配置不當，系統(tǒng)諧振過電壓等。

1.4電弧光的危害

開關柜內的發(fā)生短路弧光的功率可高達100MW，電弧燃燒所產(chǎn)生的能量與電弧的燃燒時間及短路電流變化值呈指數(shù)倍增長（如下圖所示），燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓將會逐步摧毀元器件、銅排以及成列的開關柜，高明亮的弧光和有毒氣體對人體也有巨大的傷害。

要保證設備不受結構性損傷，必須盡量縮短切除時間。

以下為國外資料介紹的各種燃弧時間長短和對設備造成的損壞程度的評估：

那么我們完成了電纜的溫度監(jiān)測和電纜的弧光監(jiān)測是不是就做到全面和無死角呢？我司認為應該還要加入電纜的絕緣在線監(jiān)測才能實現(xiàn)電纜 和高壓開關柜體的全方位、立體式監(jiān)測。

1.5電纜在線絕緣監(jiān)測的原理如下：

  電纜絕緣在線監(jiān)測單元是一種在電力設備運行狀態(tài)下，利用系統(tǒng)運行電壓進行的電力設備特性參量的測量。測量可以是連續(xù)的，也可以是間斷的。在線監(jiān)測是一種非破壞性測量，由于測量是在設備運行過程中進行的，大大提高了試驗的真實性與有效性，有助于及時發(fā)現(xiàn)電力設備潛在的缺陷和故障。

而對于高壓電力電纜絕緣的在線監(jiān)測，目前的方法有很多種，但是各種監(jiān)測方法均有不足之處，每種都很難全面表征電纜的絕緣狀況。

我司研發(fā)電纜絕緣監(jiān)測模塊，是針對中性點不接地高壓系統(tǒng)，以監(jiān)測泄露電流、介質損耗角正切、等值電容等絕緣指標為基礎的技術手段，綜合多種監(jiān)測技術的優(yōu)點，有效地消除了諧波、傳感器零漂等帶來的測量誤差，提高了測量的精度和穩(wěn)定性。硬件上采用高精度微電流傳感器檢測高壓電力電纜的泄露電流，從電壓互感器二次側抽取電壓信號，采用整形濾波放大技術進行信號處理；軟件上綜合采用了絕對值測量和相對值比較兩種技術，有效地解決了現(xiàn)場干擾環(huán)境下介質損耗及阻性電流的精確測量問題，具備較高的測量精度和較強的抗干擾性能。

我司全新產(chǎn)品電纜頭防爆裝置創(chuàng)造性在傳統(tǒng)溫度監(jiān)測的基礎上加入電弧光監(jiān)測和電纜絕緣監(jiān)測。客戶既可以只針對電纜的監(jiān)測又可以將整個開關柜加入溫度、電弧光監(jiān)測。達到立體、全方位的監(jiān)測，杜絕事故的發(fā)生。

2、裝置特點與優(yōu)勢：

2.1、實現(xiàn)開關柜電纜及觸點溫度在線監(jiān)測，溫度傳感器采取自取電技術。不需要更換電池。

2.2、動作迅速可靠，采用了可靠的快速算法，可以在短時間內判斷弧光變化信號和電流變化信號并迅速出口，從發(fā)現(xiàn)故障到出口跳閘時間間隔優(yōu)于10ms，確保開關柜內設備的弧光在75ms以內切除。

2.3、全數(shù)字化設計，本裝置采用全數(shù)字化設計，配置靈活，動作精度高，而且排除了由于旋鈕或其他機械設計導致的誤差隱患。

2.4、保護原理簡單、合理

采用溫度、電弧光、電纜絕緣監(jiān)測立體式監(jiān)測。將多種傳感器信號橫向比較，確保監(jiān)測的準確性。可以發(fā)現(xiàn)故障，處理故障。

2.5、故障信息記錄全面

2.6、交互界面友好 全中文菜單。

3、裝置正面效果圖：

4.主要元器件外形尺寸及參數(shù)

4.1、電纜式弧光傳感器安裝

4.2、電纜絕緣傳感器

4.3、感應取電溫度傳感器尺寸及參數(shù)

安裝尺寸圖：（單位：mm）

特點及參數(shù)

a.耐溫(-180℃～+250℃)阻燃材料制作塑膠表帶殼體，防水。

b.體內的熱敏傳感器與接點體緊密接觸，能準確測量實時溫度。

c.內模塊發(fā)射距離為20～30米。

d.測溫范圍-25℃～150℃。

二、技術指標及使用環(huán)境

適用范圍：3kV―35kV系統(tǒng)。

電壓測量精度：0.5%。

報警繼電器輸出觸點容量：AC 240V/10A，DC 30V/10A。

通信方式：RS485@9600bps。

工作電源：AC220V±10%，DC220V±10%。

海拔高度：小于2000米。

工作環(huán)境溫度：-40℃- 85℃。

空氣相對濕度：90% (25℃)、50% (40℃)。

使用地點不得有腐蝕性氣體、蒸汽、導電塵埃，不得有爆炸性氣體和破壞絕緣性氣體。污穢等級：不超過Ⅱ級。

安裝地點：母線高壓室內，具有防風、防雨和防塵設施

三、裝置操作說明：

按鍵說明

按鍵說明：

l ▲：根據(jù)液晶屏所顯示的菜單項標號向上選擇相應的功能；

l ▼：根據(jù)液晶屏所顯示的菜單項標號向下選擇相應的功能；

l +：所要調整的參數(shù)值加1。

l -：所要調整的參數(shù)值減1。

l 確認：根據(jù)液晶屏所顯示的菜單項標號選擇相應的功能。

l 返回：確認更改設置；返回上一級菜單。

l 復歸：消除界面指示報警與接點輸出報警。

l 復位：單片機重啟。

5.4液晶說明

1. 在裝置顯示開機界面時，按下面板上的確認鍵，進入主菜單，如上圖。按一次返回鍵可返回開機界面。主菜單共有八個菜單項，按▲▼菜單選擇相應的菜單項按確認即可進入相應菜單項。

2. 開出測試：測試各跳閘出口、報警出口是否正常輸出。在主菜單上選擇“開出測試”如下圖所示，按返回鍵返回主菜單，按確認輸出相應的出口

3.測量數(shù)據(jù)：在主菜單上選擇“測量數(shù)據(jù)”功能查看系統(tǒng)電流采樣值和弧光傳感器實時值。按返回鍵返回主菜單。按▲▼菜單選擇查看。

4.站號設置：裝置出廠默認站號為01。如需更改，在主菜單界面選擇進入，按裝置面板上的按+-鍵加減，進入如下圖的設置界面。設置完畢后按確認鍵保存并返回主菜單。注意：在通信過程中請勿更改站號。

5. 系統(tǒng)設置：裝置可根據(jù)現(xiàn)場情況實時調整判據(jù)的關鍵項，按▲▼選擇要 修改的定值項，按確定鍵進入修改。如下圖：備注：按確定顯示◆表示進入已定值修改界面，按+-修改定值。按確定保存進入下一設置。

在進入設置前先要輸入密碼，出廠初始密碼：1234.

傳感器數(shù)量：指裝置所接入傳感器數(shù)量。

電流元件：投入表示執(zhí)行雙判據(jù)，退出表示只選擇有弧光發(fā)出告警功能。

電流越限：指雙判據(jù)時或過流報警時動作值。

動作延時：指雙判據(jù)成立時跳閘動作延時時間。

6. 傳感器設置：裝置可根據(jù)現(xiàn)場情況實時調整判據(jù)的關鍵項，按▲▼選擇要 修改的定值項，按確定鍵進入修改。如下圖：備注：按確定顯示◆表示進入已定值修改界面，按+-修改定值。按確定保存進入下一設置。

在進入設置前先要輸入密碼，出廠初始密碼：1234.

跳閘口：指傳感器1對應的跳閘出口繼電器。

對應電流：指傳感器1動作判據(jù)對應的電流

7.日期時間設置：如需更改裝置日期時間，在主菜單界面上選擇“時間設置”功能，進入如下圖的設置界面。首先進行年份設置，按+-鍵加減。

8.故障記錄：本裝置內部Flash存儲器可以記下最近發(fā)生的10次故障記錄，包括故障類型和發(fā)生時間，以及實時數(shù)據(jù)。在主菜單界面上，按裝置面板上的▲▼鍵，進入“故障記錄”，如下圖。然后再按▲▼鍵可進行上下翻頁，逐條查詢記錄。按確認鍵可返回主菜單。注意：如裝置出廠前所做的模擬實驗的記錄保留在Flash存儲器里。

9. 記錄擦除：選擇菜單項，按確認鍵擦除，按取消鍵返回。如下圖：

四、裝置外形尺寸及開孔圖：單位：mm

五、裝置端子定義圖

六、通訊協(xié)議

附件

參考標準：

安全和注意事項

  危險和警告

■本裝置只能由專業(yè)人士進行安裝和維護。

■對于因不遵守本手冊的說明而引起的故障，廠家不承擔任何責任。

   觸電、燃燒和爆炸的危險

■設備只能由取得資格的工作人員才能進行安裝和維護。

■對設備進行任何操作前，應隔離電壓輸入和切斷設備的工作電源.

■要有一臺可靠的電壓檢測設備來確認電壓是否已切斷。

■在將設備通電前，應該將所有的機械部件恢復原位。

■設備在使用中應該提供正確的額定電壓。

■在通電前應仔細檢測所有的接線是否正確。

不注意這些預防措施就有可能會引起嚴重損害！