標題弧光保護在中低壓開關柜中的應用

1. 電弧事故危害

弧光可高達4500℃溫度，內部可高達10000-20000℃�？諝饣」夤β蕿�40mW，弧的強照明強度2000多倍以上。因此，不及時對電弧產生采取措施可能會造成損害。

1.人身危險。電弧造成的傷害主要體現在以下幾個方面:1.熔化金屬粒子進入人體皮膚，導致皮膚金屬化；2.弧光強度高可能導致眼睛損傷和角膜脫落。；3.高溫下粉塵和有毒氣體可能會損害身體的呼吸道；4.當弧光電流人體有一定影響時，肌肉意外收縮，損害皮膚、血管和神經。

2.設備的危險。產生電弧時會產生大量高溫條件氣體，且變形或破碎開關柜。此外，燃燒振動波會導致其劇烈振動，緊固件松動或脫落。此外，在高溫下可能會出現電纜燃燒等問題，在較大的情況下，開關柜外殼中的金屬可能會熔化，從而導致火災事故。

3設置弧光保護的必要性

我國開關柜有幾種母線保護方法。

1.變壓器過流保護:：低成本，保護開關IEC 298不能滿足100 ms的低壓1-2sS時，母線故障切除。

2.饋線過流保護閉鎖:：使用高性能工程微米芯片進行分析、數據采集和命令執行，運行速度為300-400ms，不符合IEC298中低壓電母線源100ms故障的要求。

3.母差保護:：典型動作為35.60ms時間，一般故障響應時間隨100ms和基本快速性要求而變化，但也存在一些問題，如保護能力較小，復雜接線，較高要求電流互感器，無法提供關鍵故障點。母線的保護要求未得到滿足，實際上電流互感器飽和會造成保護干擾，不符合裝置范圍的要求，限制了保護的應用。開關柜發生弧光故障瞬間時，弧形保護系統可以快速檢測并輸出跳閘信號。瞬間脫扣(（斷路器)），切斷電源，使電弧消失，并減少因弧光故障而造成的損壞。電弧持續時間小于100ms，無論是弧光+電流雙判據。傳統電源保護的運行時間超過100ms。為此，在開關柜母線保護中促進弧光保護很重要。

4弧光保護原理及系統構成

1.弧光保護原理。是由一個有缺陷的弓引起的弧光，但從弧光故障到弧光檢測，速度非�？�，不足1ms。電流保護為了提高可靠性，增加故障電流通常還應考慮，發出跳閘命令。

2.系統結構。如圖2所示，弧光系統主要由輔助單位組成，如主控單元、弧光檢測和連接I/oO�；」鈧鞲衅魑挥陂_關中的任何位置，根據實際物理位置進行保護調節，要查看主單元弧光的誤差位置，請執行操作，從而縮短斷電時間，實現電流的快速恢復�；」鈧鞲衅骺梢杂靡环N或多種方式弧光傳感器沿開關設備的不同室分布。電弧傳感器覆蓋一個或多個室傳感器為單點或光纖線式。

圖2弧光保護系統示意圖

單個傳感器只能捕獲小區域中的光，有光電和光單點傳感器。傳感器光電單點于光電管中進行光學轉換。使用這些傳感器時，應考慮放置傳感器時的EMI和ESD問題。光單點傳感器根據透明材料捕獲光源，并使用光纖將其傳遞給光接收器。傳感器單點式也得激活脈搏。脈搏信號是發射機發送給光接收機的光脈沖信號。脈搏信號用于確定光學接收機是否工作正常，光纖傳感器通常由環形組成。捕獲光源并將其傳遞給接收器。光纖通道傳感器與單點式相比，在光纖線式傳感器較大區域采集光。此傳感器還具有脈搏功能。理想的光學傳感器具有較低的傳輸速度和較高的捕獲效率，通常采用POF或玻璃光纖。對于POF和PCS，外層是透明的或被移除的。由于光纖通道傳感器可以檢測單個設備或多個設備中的多個單元，因此可以通過減少光纖電纜長度的傳感器數量來降低系統保護成本。但是光纖產品的長度取決于接收機的靈敏度。由于單點傳感器的主要特點，這兩種傳感器都有缺點，并應用于弧光檢測。“被遮擋風險”表示光傳感器是否可能位于開關設備的“被遮擋風險”，從而存在傳感器能夠捕獲光的風險。由于光纖通道傳感器的范圍很廣，傳感器沒有被被遮擋危險。單點傳感器用于弧光檢測，比光纖傳感器敏感得多。但是，光纖線式傳感器的靈敏度部分取決于光纖的物理特性。此外，光纖傳感器可以從單個或多個開關中的多個光纖識別，而不能實現到單點傳感器。

3.關鍵性能和特點。（1）電磁兼容符合國家繼電器質量監督(EMC)標準。（2）符合繼電保護建設準則。（3）通過弧光和過流雙判可靠運行。（4）無源弧光探頭直接連接到光纖端口，干擾能力強抗電磁。（5）基于實際電路的可編程性和可擴展性。(6)可根據需要調整弧光感光度和過流值。(7)故障原因，準確其位置。

5安科瑞 ARB5系列弧光保護的原理及系統組成

弧光保護裝置通過弧光+電流突變量雙重判據或弧光單判據啟動保護，其動作時間為

弧光單判據動作時間≤7ms；

弧光+電流雙判據時間≤20ms。

ARB5系列弧光保護裝置由ARB5-M主控單元、ARB5-E擴展單元、ARB5-S弧光探頭、弧光光纖以及尾纖等配件構成。

6、弧光保護應用案例

A化工廠110/10kV變電站10kvV I類具有與Ⅱ段相同的弧光保護，I段母線L1、N線組發生接地故障，逐漸發展為L1和L2之間的短路。如果確定了弧光保護并且確定了故障電流，則I段母線10kV的線路斷路器將被切斷。當故障得到糾正和驗證時，弧光保護裝置的決定和保護是正確的，其保護操作及時執行，供電會盡快重新恢復。

弧光保護既簡單又及時，它對于防止停電和盡量減少傷害和設備損壞以確保電力設備安全可靠地運行至關重要。為此，有關技術人員應加強技術研究，使他們能夠在更多域發揮重要作用。

參考文獻：

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[4]安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10