1.概述

  电缆头防爆装置是我公司最新研发的立体、全方位监测高压开关柜的产品，可以同时监测电缆接触面温度、故障弧光信号、电缆绝缘程度。抛弃传统监测监测单一特征量的局限性和不全面性。又兼顾了监测的必要性。

1.1开关柜温升监测的必要性分析：

  高压开关柜中，母线接头、触点开关、刀闸开关、等重要设备接头处由于接触电阻和长期老化的双重作用下，容易导致接触电阻进一步加大导致发热、温升严重。如不及时发现极易导致设备烧毁故障。影响供电的安全可靠性。

高压封闭式开关柜运行中不允许打开测量温度。传统的红外手持测温无法做到24小时的实时监测与报警。解决问题的关键是实现温度的在线监测与预警。及时排除供电隐患。杜绝事故的发生。

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》国家电网生技[2005]400号文件中明确指出：预防开关设备载流回路过热定期用测温设备检查开关设备的接头部、隔离开关的导电部分（重点部位：触头、出线座等），特别是在重负荷或高温期间，加强对运行设备温升的监视，发现问题应及时采取措施。

在线温度监测对供电的安全性和可靠性不可缺少，但是单纯的温度监测无法做到全面的保护和发生事故的及时自处理。我公司创造性的电弧光技术引入本系统。达到监测温度和弧光的双重作用，可以实现故障点的摘除。将故障控制在最小的范围。

1.2下面就概述下弧光的必要性：

在我国，中、低压母线短路故障中，重点设备和人员伤害主要由电弧光引起，然而，我国的大多数中低压母线没有设置快速母线保护，而只是采用了简单的消弧装置和变压器后备保护。这些保护智能化较低，动作速度慢，往往会延长故障切除时间，从而进一步扩大设备损坏程度，甚至会引起“火烧连营”的恶性事故，冲击变压器一次运行，影响整个电网的安全运行。

电缆头防爆装置的弧光保护单元是我公司根据国内实际情况，吸收国外电弧光保护的特点，结合行业检测及保护配置相关规程，研发出具有广泛实用性、高可靠性的新型电弧光保护系统。采用弧光检测和过电流检测双判据原理，具有保护动作速度快、可靠性高等特点。

1.3电弧光产生的原因：

引起开关柜弧光短路故障的原因很多，一般分为以下五类

1）绝缘故障：主要是柜中绝缘材料爬距不足，未满足加强绝缘要求，在脏污环境，天气潮湿下发生绝缘故障。另外，由于绝缘材料材质缺陷，运行年限较长的开关柜，在强电磁场作用下绝缘老化，也可能造成绝缘损坏而导致故障。

2）载流回路不良：由于一些接头截面不够，紧固螺栓松动，手车柜触头接触不良，在大电流流过时引起发热，冒火进而引起相间，相对地击穿等等。

3）外来物体的进入：如小动物（老鼠等）进入开关柜内部，或维修人员在工作完成后将工具遗留在开关柜内。

4）认为操作错误：如走错间隔，误操作，未对工作区域进行接地，未对工作区域进行验电等。

5）系统方面的原因：如系统容量增大，接地方式改变，电缆应用增多，保护及自控装置配置不当，系统谐振过电压等。

1.4电弧光的危害

开关柜内的发生短路弧光的功率可高达100MW，电弧燃烧所产生的能量与电弧的燃烧时间及短路电流变化值呈指数倍增长（如下图所示），燃烧产生的高温、高压将会逐步摧毁元器件、铜排以及成列的开关柜，高明亮的弧光和有毒气体对人体也有巨大的伤害。

要保证设备不受结构性损伤，必须尽量缩短切除时间。

以下为国外资料介绍的各种燃弧时间长短和对设备造成的损坏程度的评估：

那么我们完成了电缆的温度监测和电缆的弧光监测是不是就做到全面和无死角呢？我司认为应该还要加入电缆的绝缘在线监测才能实现电缆 和高压开关柜体的全方位、立体式监测。

1.5电缆在线绝缘监测的原理如下：

  电缆绝缘在线监测单元是一种在电力设备运行状态下，利用系统运行电压进行的电力设备特性参量的测量。测量可以是连续的，也可以是间断的。在线监测是一种非破坏性测量，由于测量是在设备运行过程中进行的，大大提高了试验的真实性与有效性，有助于及时发现电力设备潜在的缺陷和故障。

而对于高压电力电缆绝缘的在线监测，目前的方法有很多种，但是各种监测方法均有不足之处，每种都很难全面表征电缆的绝缘状况。

我司研发电缆绝缘监测模块，是针对中性点不接地高压系统，以监测泄露电流、介质损耗角正切、等值电容等绝缘指标为基础的技术手段，综合多种监测技术的优点，有效地消除了谐波、传感器零漂等带来的测量误差，提高了测量的精度和稳定性。硬件上采用高精度微电流传感器检测高压电力电缆的泄露电流，从电压互感器二次侧抽取电压信号，采用整形滤波放大技术进行信号处理；软件上综合采用了绝对值测量和相对值比较两种技术，有效地解决了现场干扰环境下介质损耗及阻性电流的精确测量问题，具备较高的测量精度和较强的抗干扰性能。

我司全新产品电缆头防爆装置创造性在传统温度监测的基础上加入电弧光监测和电缆绝缘监测。客户既可以只针对电缆的监测又可以将整个开关柜加入温度、电弧光监测。达到立体、全方位的监测，杜绝事故的发生。

2、装置特点与优势：

2.1、实现开关柜电缆及触点温度在线监测，温度传感器采取自取电技术。不需要更换电池。

2.2、动作迅速可靠，采用了可靠的快速算法，可以在短时间内判断弧光变化信号和电流变化信号并迅速出口，从发现故障到出口跳闸时间间隔优于10ms，确保开关柜内设备的弧光在75ms以内切除。

2.3、全数字化设计，本装置采用全数字化设计，配置灵活，动作精度高，而且排除了由于旋钮或其他机械设计导致的误差隐患。

2.4、保护原理简单、合理

采用温度、电弧光、电缆绝缘监测立体式监测。将多种传感器信号横向比较，确保监测的准确性。可以发现故障，处理故障。

2.5、故障信息记录全面

2.6、交互界面友好 全中文菜单。

3、装置正面效果图：

4.主要元器件外形尺寸及参数

4.1、电缆式弧光传感器安装

4.2、电缆绝缘传感器

4.3、感应取电温度传感器尺寸及参数

安装尺寸图：（单位：mm）

特点及参数

a.耐温(-180℃～+250℃)阻燃材料制作塑胶表带壳体，防水。

b.体内的热敏传感器与接点体紧密接触，能准确测量实时温度。

c.内模块发射距离为20～30米。

d.测温范围-25℃～150℃。

二、技术指标及使用环境

适用范围：3kV―35kV系统。

电压测量精度：0.5%。

报警继电器输出触点容量：AC 240V/10A，DC 30V/10A。

通信方式：RS485@9600bps。

工作电源：AC220V±10%，DC220V±10%。

海拔高度：小于2000米。

工作环境温度：-40℃- 85℃。

空气相对湿度：90% (25℃)、50% (40℃)。

使用地点不得有腐蚀性气体、蒸汽、导电尘埃，不得有爆炸性气体和破坏绝缘性气体。污秽等级：不超过Ⅱ级。

安装地点：母线高压室内，具有防风、防雨和防尘设施

三、装置操作说明：

按键说明

按键说明：

l ▲：根据液晶屏所显示的菜单项标号向上选择相应的功能；

l ▼：根据液晶屏所显示的菜单项标号向下选择相应的功能；

l +：所要调整的参数值加1。

l -：所要调整的参数值减1。

l 确认：根据液晶屏所显示的菜单项标号选择相应的功能。

l 返回：确认更改设置；返回上一级菜单。

l 复归：消除界面指示报警与接点输出报警。

l 复位：单片机重启。

5.4液晶说明

1. 在装置显示开机界面时，按下面板上的确认键，进入主菜单，如上图。按一次返回键可返回开机界面。主菜单共有八个菜单项，按▲▼菜单选择相应的菜单项按确认即可进入相应菜单项。

2. 开出测试：测试各跳闸出口、报警出口是否正常输出。在主菜单上选择“开出测试”如下图所示，按返回键返回主菜单，按确认输出相应的出口

3.测量数据：在主菜单上选择“测量数据”功能查看系统电流采样值和弧光传感器实时值。按返回键返回主菜单。按▲▼菜单选择查看。

4.站号设置：装置出厂默认站号为01。如需更改，在主菜单界面选择进入，按装置面板上的按+-键加减，进入如下图的设置界面。设置完毕后按确认键保存并返回主菜单。注意：在通信过程中请勿更改站号。

5. 系统设置：装置可根据现场情况实时调整判据的关键项，按▲▼选择要 修改的定值项，按确定键进入修改。如下图：备注：按确定显示◆表示进入已定值修改界面，按+-修改定值。按确定保存进入下一设置。

在进入设置前先要输入密码，出厂初始密码：1234.

传感器数量：指装置所接入传感器数量。

电流元件：投入表示执行双判据，退出表示只选择有弧光发出告警功能。

电流越限：指双判据时或过流报警时动作值。

动作延时：指双判据成立时跳闸动作延时时间。

6. 传感器设置：装置可根据现场情况实时调整判据的关键项，按▲▼选择要 修改的定值项，按确定键进入修改。如下图：备注：按确定显示◆表示进入已定值修改界面，按+-修改定值。按确定保存进入下一设置。

在进入设置前先要输入密码，出厂初始密码：1234.

跳闸口：指传感器1对应的跳闸出口继电器。

对应电流：指传感器1动作判据对应的电流

7.日期时间设置：如需更改装置日期时间，在主菜单界面上选择“时间设置”功能，进入如下图的设置界面。首先进行年份设置，按+-键加减。

8.故障记录：本装置内部Flash存储器可以记下最近发生的10次故障记录，包括故障类型和发生时间，以及实时数据。在主菜单界面上，按装置面板上的▲▼键，进入“故障记录”，如下图。然后再按▲▼键可进行上下翻页，逐条查询记录。按确认键可返回主菜单。注意：如装置出厂前所做的模拟实验的记录保留在Flash存储器里。

9. 记录擦除：选择菜单项，按确认键擦除，按取消键返回。如下图：

四、装置外形尺寸及开孔图：单位：mm

五、装置端子定义图

六、通讯协议

附件

参考标准：

安全和注意事项

  危险和警告

■本装置只能由专业人士进行安装和维护。

■对于因不遵守本手册的说明而引起的故障，厂家不承担任何责任。

   触电、燃烧和爆炸的危险

■设备只能由取得资格的工作人员才能进行安装和维护。

■对设备进行任何操作前，应隔离电压输入和切断设备的工作电源.

■要有一台可靠的电压检测设备来确认电压是否已切断。

■在将设备通电前，应该将所有的机械部件恢复原位。

■设备在使用中应该提供正确的额定电压。

■在通电前应仔细检测所有的接线是否正确。

不注意这些预防措施就有可能会引起严重损害！