CN102882133A - 弧光保护及双层无功补偿智能开关柜 - Google Patents

弧光保护及双层无功补偿智能开关柜 Download PDF

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Abstract

一种具有弧光保护及双层无功补偿智能低压开关柜，由智能型弧光保护装置、数字型数显式反时限电流互感器、母线无功补偿控制器、母线电容器箱、负载无功补偿控制器、负载端电容器箱构成。开关柜正面装有断路器手柄、负载端无功补偿控制器、母线无功补偿控制器、数字型数显式反时限电流互感器、分路开关手柄，开关柜下部为电容器仓，本发明运用物理的弧光保护、智能无功补偿和数字式互感器技术，取消了二次保护系统，使低压开关柜实现了集中智能化，提高了运行的安全性、精准性、经济性、可靠性，实现了低压开关柜深层的智能化。

Description

弧光保护及双层无功补偿智能开关柜
技术领域
本发明是一种应用于电力系统的低压开关柜，该开关柜集弧光保护、双层智能无功补偿、数字式数显反时限电流互感器、数字式数显智能电压互感器于一体，本发明由开关柜外壳、断路器、抽屉式分路开关、弧光保护装置、双层智能无功补偿、数字式数显智能电流互感器、数字式数显智能电压互感器装置构成。
背景技术
现有的低压开关柜，通常是由断路器、空气开关、电磁式互感器、指针式电流表、电压表构成，在一些要求高的场合采用传统的电流、电压型三段式保护，设定过流和过电压、欠电压保护，以及热继电器方式的过流保护，故此保护级别低、精度差，尤其是较大工作电流的低压开关柜，由于没有弧光保护装置，常因为开关触头的大电流及触头接触的问题，引起弧光现象而引起弧光短路和弧光引起的开关柜火灾，同时，加之目前电气负载的多样性，电网的功率因数波动较大，引起电网及线路的供电质量波动，甚至引起系统振荡，做为用电终端的低压开关柜智能的无功补偿功能是至关重要的，补偿从终端做起是低压开关柜必须具有直接补偿的原则，然而目前的低压开关柜是采用柜外另行进行测量补偿。
发明内容
本发明首先采用数字式数显反时限电流互感器、数字式数显智能电压互感器，完或对电量的检测，本发明的数字式数显反时限电流互感器具有数据定值、反时限运算、智能跳闸的负荷控制功能。这种数字式互感器无须外配测量仪表及保护系统便可实现智能跳闸。在其内部集检测、运算、显示、跳闸、记忆五种功能于一体，使互感器具有一次检测和二次智能保护功能，同时构成数字网络系统，实现数字化集群控制，完成对电量的检测。
本发明采用的弧光保护装置，具有将电气设备引起的电弧光运用光电转换的方式经控制电路对其实施开关跳闸控制。用霍尔传感器和微处理器、灵敏继电器构成智能化电流监控系统。具有多角度、多位置、大范围的监控功能。具有弧光强度选择和微距离可调功能。具有过载电流点数字设定功能。具有电流数字显示功能。具有微机保护的反时限动作功能。具有弧光监控与电流监控相“与”功能。具有现场开环调试功能。具有跳闸电流数字记忆功能。
本发明的双层智能无功补偿是指可以进行母线端无功补偿和负载端无功补偿，而且做到电流过零投切。智能无功补偿由相位检测、控制端输出、复合触点电路、电容排构成，其中相位检测是由取样电阻、变换电抗构成。当采样信号的相位与相位比较电路的相位定值产生偏移
Figure BSA00000537470100021
后，程序智能选择在电流过零时投切，发出指令启动复合接点将相应的补偿电容ΔC投入或切除负载端和母线端，完成对电网无功的调整。
附图说明
图1是本发明的外观正视图
图2是本发明的侧视图和背视图
图3是本发明的断路器弧光保护系统图
图4是分路开关数字型数显式反时限速断保护系统图
图5是负载端无功补偿系统图
图6是母线无功补偿系统图
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，图1、图2、图3、图4、图5、图6、中1.断路器手柄，2.指示灯，3.负载端无功补偿控制器，4.母线无功补偿控制器，5.数字型数显式反时限电流互感器，6.分路开关手柄，7.抽屉手柄，8.电容器仓，9.开关柜体，10.断路器出口端子，11.弧光保护装置控制器，12.光纤，13.接地端子，14.母线，15.断路器，16.母线电流互感器，17.母线支架，18.数字型数显式反时限电流互感器工作电源输入端口，19.数字型数显式反时限电流互感器跳闸指令输出端口，20.分路开关，21.分路开关跳闸线圈接线端口，22.母线端补偿电容器，23.负载端补偿电容器箱，24.断路器跳闸线圈接线端口，25.26.弧光探头，27.负载端电容器箱进线端口，28.负载端电容器箱接零线端口，29.无功补偿控制器互感器进线端，30.弧光保护装置的控制器互感器进线端口，31.无功补偿控制输出端，32.弧光保护装置的控制器光纤输入端口，33.母线电容器箱进线端口，34.母线无功补偿控制器互感器进线端，35.母线无功补偿控制器的输出端，36.负载端复合接点电路，37.负载端电容排38.负载端电容箱控制端口，39.负载端无功补偿控制器电源进线端口，40.弧光保护装置的控制器零线端口，41.42.43.为负载端分相互感器，44母线无功补偿控制器进线端口，45.弧光保护装置的控制器火线端口，46.母线电容箱控制端口，47.母线电容复合接点电路，48.母线电容排，49.母线电容器箱，50.51.52.母线分相电流互感器，53.弧光保护装置的控制器跳闸指令输出端口，
图3所示，弧光保护装置控制器(11)的弧光探头(25)(26)安装在断路器(15)触头的上方，弧光探头的光纤(12)一端与弧光探头(25)(26)连接，光纤(12)另一端与控制器光纤入口(32)连接，当断路器(15)触头发生弧光时弧光探头(25)(26)通过光感效应将光信号经光纤(12)进入弧光保护装置控制器(11)光纤入口(32)，转换成光电信号，该信号与来自断路器(15)母线电流互感器(16)的电流进入到弧光保护装控制器(11)的互感器进线端口(30)，进行逻辑“与”比较，只有当断路器(15)触头产生弧光时母线电流互感器(16)的电流也达到峰值则被确认为电弧光形成，弧光保护装置控制器(11)发出跳闸指令经弧光保护装置控制器(11)的跳闸指令输出端口(53)，输出至断路器(15)的跳闸线圈接线端口(24)使断路器(15)跳闸。
图4所示，数字型数显式反时限电流互感器(5)的工作电源输入端口(18)分别与分路开关(20)的上口c相和零线N相连接，数字型数显式反时限电流互感器(5)的跳闸指令输出端口(19)与分路开关(20)的跳闸线圈接线端口(21)相连接，分路开关(20)上口a、b、c的三相电源线穿过数字型数显式反时限电流互感器(5)的环形电流传感器，环形电流传感器的输出端进入处理器，经过运算输出指令到执行器实施反时限的动作规律，就是说，负载过载的电流越大，跳闸时间越快，以数学反时限规律建模相一致，确保反时限的速断功能。
图5所示，负载端无功补偿控制器(3)进线端口(39)分别与分路开关(20)的上口a、b、c三相电源及零线N相连接，负载端无功补偿控制器(3)的互感器进线端(29)分别与分相电流互感器(41、42、43)相连接，负载端无功补偿控制器(3)的输出端(31)与负载端补偿电容器箱(23)的负载端电容箱控制端口(38)相连接，负载端电容器箱进线端口(27)与分路开关(20)下端口三相电源线a’、b’、c’依次连接，负载端补偿电容器箱(23)接零线端口(28)与零线N箱连接。当负载端无功补偿控制器(3)检测出电压与电流的相位与定值不符时，经无功补偿控制输出端(31)发出控制指令，经负载端补偿电容箱控制端口(38)启动了负载端复合接点电路(36)，将电容排(37)相应电容与分路开关(20)下端口三相电源线a’、b’、c’分别连接，从而完成对负载端的容性无功补偿。
图6所示，母线无功补偿控制器(4)进线端口(44)分别与断路器(15)上口A、B、C三相电源及零线N相连接，母线无功补偿控制器(4)的母线互感器进线端(34)分别与母线分相电流互感器(50、51、52)相连接，母线无功补偿控制器(4)的输出端(35)与母线电容器箱(49)的控制端口(46)相连接，母线电容器箱进线端口(33)与分路开关(20)下端口三相电源A’、B’、C’依次连接。当母线无功补偿控制器(4)检测出电压与电流的相位与定值不符时，经母线无功补偿控制输出端(35)发出控制指令，经母线电容器箱(49)控制端口(46)启动了母线电容复合接点电路(47)，将母线电容排(48)相应电容与分路开关(20)下端口三相电源线A’、B’、C’分别连接，从而完成对母线的容性无功补偿。

Claims (6)

1.一种具有弧光保护及双层无功补偿的智能开关柜，由弧光保护装置控制器(11)，负载端无功补偿控制器(3)、数字型数显式反时限电流互感器(5)、电容器仓(8)构成。其特征在于开关柜正面装有断路器手柄(1)、负载端无功补偿控制器(3)、数字型数显式反时限电流互感器(5)、分路开关手柄(6)、电容器仓(8)，开关柜内装有弧光保护装置控制器(11)、母线端补偿电容器(22)、负载端补偿电容器箱(23)。
2.根据权利要求1所述，具有弧光保护及双层无功补偿的智能开关柜，其特征是装有双探头的弧光保护装置控制器(11)，其双探头(25)(26)分别进入弧光保护转置控制器(11)的光纤输入端(32)。
3.根据权利要求1所述，具有弧光保护及双层无功补偿的智能开关柜，其特征是弧光保护装置控制器(11)的控制器互感器进线端口(30)与母线电流互感器(16)相连接，通过弧光保护装置控制器(11)与弧光探头(25)(26)的光信号构成逻辑与关系。
4.根据权利要求1所述，具有弧光保护及双层无功补偿的智能开关柜，其特征是数字型数显式反时限电流互感器(5)。集检测、运算、显示、控制于一体，通过跳闸指令输出端口(19)与分路开关(20)的跳闸线圈(21)连接。
5.根据权利要求1所述，具有弧光保护及双层无功补偿的智能开关柜，其特征是负载端无功补偿控制器(3)，负载端无功补偿控制器电源进线端口(39)与分路开关(20)上口的三相交流a、b、c、N相连接，负载端无功补偿控制器的互感器进线端(29)与互感器(41)、(42)、(43)相连接，负载端无功补偿控制器的控制输出端(31)与负载端电容箱控制器端口(38)相连接，负载端电容器箱进线端(27)与分路开关(20)的下口a’、b’、c’相连接，负载端电容箱的接零线端口(28)与开关柜零线N相连接。
6.根据权利要求1所述，具有弧光保护及双层无功补偿的智能开关柜，其特征是母线端无功补偿控制器(4)，母线端无功补偿控制器电源进线端口(44)与分路开关(20)上口的三相交流A、B、C、N相连接，母线端无功补偿控制器的互感器进线端(34)与互感器(50)、(51)、(52)相连接，母线端无功补偿控制器的控制输出端(35)与母线端电容箱控制器端口(46)相连接，母线端电容器箱进线端(33)与分路开关(20)的下口A’、B’、C’相连接。
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