[发明专利]一种利用近母线电弧加速的变压器后备保护装置

说明书

本发明提供了一种利用近母线电弧加速的变压器后备保护装置，包括后备保护模块，还包括弧光加速模块；所述弧光加速模块包括加速电源、弧光继电器和多个光电开关管；所述多个光电开关管均匀设置在母线室内，用于采集母线室内的弧光信号；多个光电开关管并联后的第一端与加速电源的正极电连接，第二端通过继电器控制电路与弧光继电器的线圈连接，为弧光继电器的线圈供电；弧光继电器的常开触点并联在时间继电器的常开触点SJ_1的两端；本发明利用光电开关管可采集到母线室内的弧光信号，不必与下级供电线路保护模块延时配合以确定故障点，保证后备保护模块立即跳闸，防止背景技术中所述的4步事故演化模型发生，避免烧毁变压器。

技术领域

本发明涉及供电安全领域，尤其涉及一种利用近母线电弧加速的变压器后备保护装置。

背景技术

目前我国城乡110Kv及以下配电变电站，普遍采用封闭式母线结构，其显著特点如下：

如下图1所示：电源1为变压器3送电，变压器3出线侧通过断路器进入母线室，在母线室和低压侧母线连接，低压侧母线铺设在母线室5内，且与开关柜4内的各下级电路分别通过断路器DL_1、DL_2、DL_3……DL_n连接，最后由下级电路将电能供给到终端区域。

为保护变压器，变压器3上设置有后备保护模块2，后备保护模块2用于检测变压器3上是否存在短路电流，当后备保护模块2检测到变压器3上出现短路电流时，后备保护模块2即发出跳闸指令，使出线侧断路器跳闸，防止由于短路故障不能及时切除导致事故扩大，甚至烧毁变压器3的情况发生；后备保护模块2的工作原理为：如图2所示，电流继电器的线圈LJ串联在电流互感器CT回路上，电流互感器CT用于检测变压器3出线侧上是否存在短路电流，当变压器3出线侧上存在短路电流时，电流继电器的线圈LJ带电，进而电流继电器的常开触点LJ_1闭合，进而中间继电器的线圈ZJ通电导致中间继电器的第一常开触点ZJ_1和第二常开触点ZJ_2闭合，进而时间继电器的线圈SJ通电进入延时状态，当延时状态持续到预设的时间t时，时间继电器的常开触点SJ_1闭合，最终使后备保护模块2的跳闸线圈TQ通电，进而使变压器3出线侧的断路器跳闸断电。

上述后备保护模块2的动作过程中，后备保护模块2从电流互感器CT检测到变压器3出线侧上存在短路电流，不立即跳闸而延时t时间后跳闸的原因为：如图1所示，无论是母线室5内F点发生短路，或者是下级电路上的FL点发生短路，变压器3出线侧上均会出现短路电流；假设某一时刻母线室5内F点发生短路，若后备保护模块2检测到母线室5内母线上存在短路电流后立即使后备保护模块2跳闸，则不会产生影响；但是，假设某一时刻下级电路上的FL点发生短路，若后备保护模块2立即跳闸，则将导致其他的下级电路全部断电，将造成不必要的损失和负面影响；因此，后备保护模块2检测到变压器3出线侧上存在短路电流后，不立即跳闸而延时t时间，在延时的t时间内，由设置在断路器（DL_1、DL_2、DL_3……DL_n）上的保护模块判断是否是下级电路发生短路情况，若是下级电路发生短路情况，则对应的下级电路上的断路器DL_n跳闸，此时，电流互感器CT检测到的短路电流消失，进而，时间继电器的常开触点SJ_1因其线圈SJ断电，在t时间后不会闭合，后备保护模块2不会跳闸；若不是下级电路发生短路情况，则电流互感器CT检测到的短路电流不会消失，则t时间后，时间继电器的常开触点SJ_1闭合，后备保护模块2通过SJ_1、ZJ_2使跳闸线圈TQ通电，进而使变压器3出线侧的断路器跳闸断电，防止烧毁变压器3。

但是，总结近年发生的大量110Kv及以下变压器3烧损事故，在后备保护模块2延时的t时间内，存在以下4步事故演化模型：

1：起初故障可能是母线室5内单相接地、污闪或母线室5内金属件掉落引起母线室5内母线电弧；

2：电弧产生高温高压气体，由故障点沿母线室5向周围相邻的开关柜4扩散；

3：引起相间损坏并恶化为短路事故；