CN102957128A - 室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种室内电容器组起烟燃弧故障的保护装置及方法，保护装置包括设置在室内电容器组上方的至少一只烟雾传感器、与烟雾传感器相电连接用于接收烟雾传感器输出信号的控制器、与控制器输出端相连接的转换模块，所述的转换模块具有一空接点，所述的空接点与电容器组的开关跳闸线圈相电连接形成电容器组开关跳闸电路，当室内电容器组发生起烟、燃弧故障时，转换模块输出的空接点接通所述的电容器组开关跳闸电路，以使电容器组开关跳闸，切断故障。采用本发明方法及装置能够第一时间切除故障，避免故障进一步蔓延。

Description

室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法及装置

 

技术领域

本发明涉及一种室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法及设备。

背景技术

变电站电容器无功补偿设备中，为限制电容器合闸涌流、抑制电网谐波，需串联1%-12%等不同电抗率的电抗器。目前室内电容器串联电抗器以4.5%-6%电抗率为常见，且电抗器以环氧树脂浇注的干式绝缘为主。电容器组运行过程中，常受到如下不利因素的影响，导致故障率一直偏高：

（1）设备制造存在薄弱环节

电容器串联电抗器在车间浇注过程中，绝缘材料内留有气隙、杂质，匝间绝缘裕度不高，将会给电容器的运行留下故障隐患；某些厂家为节约成本，电抗器容量裕度也不大，当电容器冲击合闸或承受电容器故障电流时，内部易产生热击穿的累积效应；在潮湿条件下极易产生起烟、燃弧等故障。

（2）电容器组频繁投切

变电站电容器组投切为VQC自动控制，为平衡无功，调整母线电压，导致电容器频繁投切。据相关试验验证，分闸过电压受电容器串联电抗率的影响，随电抗率的升高而增加，电容器开关的频繁投切，即使采用避雷器保护，但是过电压长期累积效应将对电抗器、电容器绝缘产生伤害；其次，随着电容器的投切，电抗器内部金属导体与绝缘介质由于热膨胀系数不同，不断的热胀冷缩最终导致绝缘材料产生气隙，甚至开裂，存在起烟燃弧故障隐患。

（3）电容器故障电流

电容器串联电抗器的安装位置有的置于电容器前端，有的置于电容器组中心点侧。若置于电容器前端进线侧时，当电容器发生电容单元击穿或完全击穿短路故障后，故障电流将通过电抗器绕组，使得电抗器产生过热击穿的风险。

（4）电网谐波的影响

电容器串联电抗器的配置需结合电网背景谐波综合考虑，当电网5次谐波含量较高时，需配置5%左右电抗器；当电网3次谐波含量较高时，需配置12%电抗器。谐波影响导致电容器以及电抗器故障，极端情况下电容器组、电抗器起烟燃烧。

传统的电容器组保护原理为基于电容器组元器件发生故障后，阻抗改变引起电容器组工作回路电压、电流等电气参数的变化，有选择的启动电容器跳闸回路，切断故障。主要的保护配置有电容器组低电压保护、过电压保护、 三相不平衡电压保护、三相不平衡电流保护、电压差动保护、过流速断保护等。

然而实践证明，部分室内电容器组起烟、燃弧故障后相当长的一段时间内，电容器组工作回路的电压、电流参数并未发生明显变化，导致保护失效。换言之，即部分电容器组起烟燃弧故障后短时内并未破坏或仅仅部分破坏了电容器组元器件阻抗特性，导致基于电压、电流参数变化而配置的传统的保护装置存在保护盲区，无法在故障第一时间内有效切除故障。 

同时，我们知道，现有室内火灾报警系统，其多通过在室内设置多个烟雾传感器进行感应报警。主要包括一核心控制器，与控制器相并联连接的多个烟感探头以及相对应的转换模块，如图2所示。当室内起烟时，烟雾传感器输出烟雾信号，控制器采集到该信号后输出至对应的转换模块，所述的转换模块发出报警信号至监控中心，即实现及时报警。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够及早发现电容器组故障以达到第一时间排除故障的室内电容器组起烟燃弧的保护方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法，它包括如下步骤：

（a）、在室内电容器组上方，布置至少一只烟雾传感器，其用于捕捉对应的电容器组起烟、燃弧故障产生的烟雾；

（b）、将火灾报警装置所控制的转换模块的空接点与所述电容器组的开关跳闸线圈相连接，形成电容器组开关跳闸电路，当室内电容器组发生起烟、燃弧故障时，所述的转换模块输出的空接点接通所述的电容器组开关跳闸电路，以使电容器组开关跳闸，切断故障。

进一步地，步骤（b）中，在所述的转换模块的空接点前串接一块压板，所述的压板用于控制电容器组开关跳闸电路。

本发明还提供一种室内电容器组起烟燃弧故障的保护装置，其包括设置在室内电容器组上方的至少一只烟雾传感器、与所述的烟雾传感器相电连接用于接收烟雾传感器输出信号的控制器、与所述的控制器输出端相连接的转换模块，所述的转换模块具有一空接点，所述的空接点与所述的电容器组的开关跳闸线圈相电连接形成电容器组开关跳闸电路，当室内电容器组发生起烟、燃弧故障时，所述的转换模块输出的空接点接通所述的电容器组开关跳闸电路，以使电容器组开关跳闸，切断故障。

进一步地，其还包括设置在所述的转换模块空接点前用于控制电容器组开关跳闸电路的压板。

所述的控制器、转换模块、压板安装在同一柜体内。或者，所述的控制器、转换模块采用现有室内火灾报警系统上的控制器和转换模块。

由于上述技术方案的运用，本发明相对现有技术的优点：本发明通过在室内电容器组上方设置烟雾传感器，能够及时发现电容器组起烟燃弧状况，并通过与电容器组的开关跳闸线圈相关联连接，在检测到电容器组有起烟燃弧时，能够立即启动电容器组的开关跳闸，第一时间切断故障，能够解决基于电气参数变化而开发的传统的电容器保护不能灵敏反应电容器组的起烟、燃弧，导致故障进一步扩大的问题。换言之，即当电容器组起烟、燃弧故障在相当长的时间内无法启动传统的电容器组保护装置时，采用本发明方法及装置能够第一时间切除故障，避免故障进一步蔓延。

 

附图说明

图1为离子式火灾报警工作原理示意图；

图2现有室内火灾报警系统原理示意图；

图3为转换模块的接口示意图；

图4为本发明保护装置原理示意图；

图5为本发明保护装置电路简图；

其中：1、烟雾传感器；2、控制器；3、转换模块；4、开关跳闸线圈；5、压板；10、控制器；20、烟雾传感器；30、转换模块。

 

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选实施方式作进一步详细的说明：

在介绍本发明之前，我们首先对离子式火灾报警原理进行说明：如图1所示，虚线框内为电离室，Χ为放射源Am241，（镅，人工合成放射线物质），A、B、C分别为电离室内部的电极板。正常工作状态下，放射源发出的射线使得电离室的气体电离，形成带电粒子，在外施电场作用下带电粒子定向移动，形成电流，此时电离室便可看成一个典型的电阻原件，极板B上便会产生相对稳定的电位Vb。

若发生火灾，烟雾进入AB间的电离室，便会让AB极板间的气体电离状态改变，等效电阻发生变化，而BC极板间的参照室因不感觉烟雾的存在，阻值相对稳定。当BC极板间的参照室因烟雾发生变化时，B点电位也将发生变化。这种变化经过测量回路和信号回路的处理放大，转化为火警信号输出，从而实现了烟信号向电信号的转变。

根据上述原理，现有火灾报警系统原理结构如图2所示，其包括一核心控制器10、与核心控制器10输入端相并联连接的多个烟雾传感器20、与核心控制器20输出端相并联连接的多个转换模块30，每个烟雾传感器20和转换模块30均有地址，且两者相一一对应。转换模块30的端口如图3所示。在使用状态下，所有烟雾传感器和转换模块的S+、S-并联后接至控制器的S+、S-，所有转换模块的24V+、24V-并联，控制器的S+、S-为24V直流输出，并且在上面叠加了一些小信号，正常工作时，控制器20对每个烟雾传感器进行巡检，一旦某个烟雾传感器的电压值达到控制器内的设定值（烟量的大小是可整定的），控制器就对这个探头连续地巡检三次进行确认，确认成功后发软报文信号。同时，可以看到，在转换模块30上还存在一些空接点。

基于上述原理，本发明室内电容器组起烟燃弧保护装置如图4所示，其包括设置在电容器组上方的至少一个烟雾传感器1、用于采集烟雾传感器1输出信号的控制器2、与控制器2输出端相连接的转换模块3，转换模块3的空接点与电容器组的开关跳闸线圈TQ4相电连接形成电容器组开关跳闸电路，当室内电容器组发生起烟、燃弧故障时，转换模块3输出的空接点接通电容器组开关跳闸电路，以使电容器组开关跳闸，切断故障。

由于在室内电容器组进行检修等过程中，可能需要焊接相关设备，由此可能会产生烟雾，为防止烟雾传感器因此烟雾而产生动作，本发明中，在开关跳闸电路上还设置一常闭压板5，如图5所示，即在正常运营状态下，压板5在电路中处于闭合状态，当开关跳闸电路接通则表示有故障产生；当需要检修或因为其他人为原因可能在电容器组所在的室内产生烟雾时，首先将压板5打开，这样，即使室内有烟雾产生，由于压板5的打开使得跳闸电路始终处于开路状态，故不会产生误控。

通过上述对现有火灾报警系统的介绍，为充分利用现有设备资源，本发明中，控制器2及转换模块3可沿用现有的室内报警系统中的控制器和转换模块，即只需在电容器组上方设置烟雾传感器，将现有的转换模块空接头与电容器组线圈相电连接，即可实现在原报警系统的基础上改造出本发明保护装置：即在火灾报警装置检测确认火灾信息后一边发软报文信号，一边通过S+、S-向转换模块发命令，驱动转换模块中的中间继电器动作，启动电容器组开关跳闸回路，切除故障。

当然为了使得设备更加集成化，本发明中，可将控制器、转换模块以及压板安装在同一个柜体中，从而使得保护装置更加简洁化。

本发明所提供的起烟燃弧保护方法及保护装置，对于室内电容器组，能够解决基于电气参数变化而开发的传统的电容器保护不能灵敏反应电容器组的起烟、燃弧从而导致故障进一步扩大的弊端。换言之，即电容器组起烟、燃弧故障在相当长的时间内无法启动传统的电容器组保护装置时，本发明能够第一时间切除故障，避免故障进一步蔓延。

本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及实质的情况下，本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法，它包括如下步骤：

（a）、在室内电容器组上方，布置至少一只烟雾传感器，其用于捕捉对应的电容器组起烟、燃弧故障产生的烟雾；

（b）、将火灾报警装置所控制的转换模块的空接点与所述电容器组的开关跳闸线圈相连接，形成电容器组开关跳闸电路，当室内电容器组发生起烟、燃弧故障时，所述的转换模块输出的空接点接通所述的电容器组开关跳闸电路，以使电容器组开关跳闸，切断故障。

2.根据权利要求1所述的室内电容器组起烟燃弧故障的保护方法，其特征在于：步骤（b）中，在所述的转换模块的空接点前串接一块压板，所述的压板用于控制电容器组开关跳闸电路。

3.一种室内电容器组起烟燃弧故障的保护装置，其包括设置在室内电容器组上方的至少一只烟雾传感器、与所述的烟雾传感器相电连接用于接收烟雾传感器输出信号的控制器、与所述的控制器输出端相连接的转换模块，所述的转换模块具有一空接点，所述的空接点与所述的电容器组的开关跳闸线圈相电连接形成电容器组开关跳闸电路，当室内电容器组发生起烟、燃弧故障时，所述的转换模块输出的空接点接通所述的电容器组开关跳闸电路，以使电容器组开关跳闸，切断故障。

4.根据权利要求3所述的室内电容器组起烟燃弧故障的保护装置，其特征在于：其还包括设置在所述的转换模块空接点前用于控制电容器组开关跳闸电路的压板。

5.根据权利要求4所述的室内电容器起烟燃弧故障的保护装置，其特征在于：所述的控制器、转换模块、压板安装在同一柜体内。

6.根据权利要求3所述的室内电容器起烟燃弧故障的保护装置，其特征在于：所述的控制器、转换模块采用现有室内火灾报警系统上的控制器和转换模块。

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