电弧光保护装置系统介绍

由于配置模块化，可组成只有一个主控单元的简单弧光保护系统，到包含多个功能单元的复杂弧光保护系统。

系统采用光纤星型连接方式，主控单元和电流单元、主控单元和弧光单元、主控单元和弧光扩展单元、弧光扩展单元和弧光单元之间采用单模通信光缆连接；主控单元和弧光探头、弧光单元和弧光探头之间采用专用光缆连接。

本系统通过主控单元和站内监控系统通信，主控单元可选配2路以太网或2路CAN网，通信规约支持部颁IEC60870-5-103标准，可方便地接入站内综自系统，系统构成示意图如下图所示：DPR360ARC弧光保护系统配置案例一：配置方案为主控单元模式，系统结构如下：系统配置说明：弧光保护系统配置1台DPR361ARC主控模块，主控模块配置3组电流采集模块，配置14个弧光传感器，其中包括Q2，Q4处各1个传感器，Q5处各2个传感器，Ⅰ母、Ⅱ母间隔单元各5个传感器，配置5路跳闸出口。

Q2处1个传感器，Q5处1个传感器，Ⅰ母间隔单元5个传感器接至装置4X位置弧光扩展插件的1～7号传感器接口。

Q4处1个传感配置方案为扩展单元模式，系统结构如下：保护护配置表：DPR362ARC弧光保护系统配置案例系统组成：2条电源进线，2台主变，2段母线，单母分段结构，I 母、II母均为2个间隔单元，一次系统接线图如下：本系统保护配置表：序号弧光保护装置名称型号数量备注L1处弧光扩展器装置分别配置2个弧光单元装置于Q5、Q6，每个弧光单元配置2个探头，就地跳闸。

L2处弧光扩展器装置分别配置2个弧光单元装置于Q7、Q8，每个弧光单元配置2个探头，就地跳闸。

L3处弧光扩展器装置分别配置个弧光单元装置于Q9，弧光单元配置1个探头，就地跳闸。

Q2处TA接至1＃电流单元装置，作为L1，电流单元通信接口接至主控模块电流扩展插件的1＃扩展口；Q4处TA接至2＃电流单元装置，作为L2，电流单元通信接口接至主控模块电流扩展插件的2＃扩展口；Q9处TA接至3＃电流单元装置，作为L3，电流单元通信接口接至主控模块电流扩展插件的3＃扩展口。

LIGHT-EYE弧光保护系统（Ver2.2）技术说明书保定市斯德尔电气有限公司1 电弧光简介1.1概述在我国，中、低压母线短路故障中，重点设备和人员伤害主要有电弧光引起，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。

Light-Eye弧光保护系统是我公司根据国内实际情况，吸收国外电弧光保护的特点，与华北电力大学、河北大学等高校合作，针对电力系统电弧光保护而设计，隆重推出的一款具独特的创新技术、具有广泛实用性的新型电弧光保护系统。

1.2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。

电弧能量22电弧光危害示意图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。

2 Light-Eye弧光保护系统简介2.1 目前国内用于中、低压系统的保护及其局限性1）变压器后备过流保护，典型的保护动作时间为1.2s~2s。

什么是电弧光保护？如何实现有效的厂用中、低压母线保护1 目前存在的问题目前，380伏/1千伏/3千伏/6千伏/10千伏/35千伏开关柜中没有专用的母线保护，但在国外电力行业已经普及95%以上；国内采用变压器过流保护用于母线后备保护，理论上必须延时300～500毫秒，实际上动作时间可能长达1.5～2秒，起不到对母线的真正保护，并且使变压器低压侧绝缘有较大的结构性损坏，所以目前的母线后备保护是有缺陷的。

开关设备内电弧光产生的人为原因有误入带电间隔、隔离开关误操作、带接地线合闸、忘记测量工作区内的电压。

技术原因有设备故障和带电设备的误操作，设备正常检修后，遗漏工具在开关设备内，错误的接线和母线连接，绝缘老化和机械磨损、过电压、小动物（尤其是老鼠）、灰尘、温度、湿度、腐蚀等环境因素。

如果在开关柜内发生电弧光故障，由于开关柜中的空气压力和温度迅速增加，如果不及时切除，将造成人员伤亡、设备损坏等重大损失。

中、低压开关柜是供电系统的供电枢纽。

在发生内部故障时，是否能迅速地切除故障，对配电系统的安全运行至关重要。

但是，按目前的保护方案，中压母线尚没有配置任何专门的保护，而是由进线开关的相关后备保护来兼顾的；但是进线开关与出线开关的保护需要相互配合；一般速断保护延时的级差至少为300毫秒，甚至500毫秒或更长；而过流保护的配合级差更是长达1～2秒。

所以，配电系统中、低压母线上所发生的任何故障都至少要延时切除。

换句话说，现有的厂用中、低压母线能在第一时间切除故障的保护还是个空白。

可是，我们只要稍加注意，就会发现，不论是中、低压（开关柜）母线的上游还是下游的诸多电气设备都配有快速保护。

相比之下，中、低压母线的安全性和可靠性却没有得到足够的重视。

鉴于中、低压母线的重要地位，任何故障的延时切除，都是我们极不愿意看到的状况。

因为开关柜内的各种故障，其短路电流所产生的电弧及其大量的高温，使柜内气体急剧膨胀，可在极短的时间内达到顶峰，严重危及人身和设备安全。

VAMP321电弧光保护系统概述及应用一、概述在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。

然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。

但长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。

近年来，由于各种原因开关设备被严重烧毁，有的甚至发展成“火烧连营”的事故时有发生。

而主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故也逐年增加，这些配网事故处理不当甚至被扩大发展为输电网事故，造成重大的经济损失，已引起电力部门的广泛关注。

究其原因大多是因为没有装设中低压母线保护，未能快速切除故障造成的。

所以，为了保证变压器及母线开关设备的安全运行，根据继电保护快速性的要求，迫切需要配置专用中低压母线保护。

本文首先介绍开关柜弧光短路故障以及变压器动稳定时间对中低压母线保护动作时间的要求；其次介绍开关柜弧光短路故障的防护措施及现有的中低压母线保护方案；最后介绍一新型的电弧光中低压母线保护系统。

二、开关柜内部燃弧耐受时间及变压器动稳定时间指标 2.1 开关柜内部电燃弧耐受时间IEC298标准附录AA中规定的内部燃弧时间是100ms，目前市场上销售的开关柜基本上是按照IEC298标准生产的，也就是说，开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms。

由于发生弧光故障在断路器动作前，故障短路电弧是一直在燃烧的，即保护动作时间加上断路器分闸时间之和，即为电弧燃烧的持续时间。

也就是说，从保护开关柜方面考虑，保护动作时间应在小于100ms切除故障以防止弧光短路故障进一步发展扩大造成更大的危害。

上表为国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度。

弧光保护简介
弧光保护属于光电控制类的电气设备保护装置．它可在电力、化工、煤炭等行业的大型电源配电柜，开关柜和其它重要电气设备出现击穿放电和短路产生弧光时，实施总电源保护。

目前在国内大型的配电柜、开关柜中没有此项保护技术，因而在开关柜出现短路弧光后，由于不能够迅速切断总电源，而遭致整
个开关柜或者配电柜烧毁，同时引起其它范围的电气事故及故障。

弧光保护是向大容量电气设备提供一种设备出现击穿放电和发生短路弧光的保护装置．它具有多角度，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；具有本保护装置动作记忆及现场开环调试功能。

弧光保护的原理：保护装置分为两大部分．一部分为弧光探头，—部分为控制器；两部分通过电缆连接，采用双探头监控，实现了多位置，多角度监控。

监控灵活，范围大，保护动作可靠．在探头中采用了光敏元件加装部分光罩，增强了探头采光的方向性和保护对象的针对性．安装是将防光罩固定在支架板上，支架板选择拉装在监控点附近。

光敏元件通过电缆与控制器中的光缆转换电路连接，当监控点出现弧光时，经光敏元件将弧光瞬间变化量通过电线传输给控制器的光电转换电路．
控制器输入端光电转换电路与弧光探头连接，控制器的输出
端为执行电路的出口为内部电磁继电器的常开接点，该常开接点
串入配电柜、开关柜等大型电气设备的总电源跳闸回路，当监控点出现弧光时经控制回路使执行电路动作，常开接点闭合，启动总电源跳闸回路，从而实现保护．。

弧光保护装置产品说明书Arc protection device Product instructions前 言Preface使用产品前，请仔细阅读此章节Please read this chapter carefully before using this product.本章节阐述使用产品前的安全防范知识及建议。

在安装使用前，此章节必须阅读且充分的理解。

如不仔细阅读，因不当操作造成的任何损害或本产品不能正常使用的，本公司不承担任何相应责任。

This chapter describes the safety precautions and recommendations before using this product. Before installation and use, this chapter must be read and fully understood. If not, our Company will not be responsible for any damage caused by improper operation or abnormal use of this product.在对本产品做任何操作前，相关专业人员必须仔细阅读本说明书，熟悉相关操作内容。

本章节将会定义以下指示标志和标准定义：Before operating this product, relevant professionals must read this manual carefully and be familiar with the relevant operation. This chapter will define the following indicators and standard definitions:危险！ 意味着如果安全防范不得当，将会导致人员伤亡，或严重的设备损坏。

目录1 弧光系统简介 (1)1.1概述 (1)1.2必要性 (1)1.3产品应用目标 (2)1.4产品技术特点 (3)2 弧光系统组成 (4)2.1概述 (4)2.2主控单元－DPR361ARC数字式弧光保护装置 (5)2.3电流单元－DPR391ARC电流单元 (9)2.4弧光扩展单元－DPR392ARC弧光扩展器 (10)2.5弧光单元－DPR393ARC弧光单元 (12)2.6弧光探头（弧光传感器） (13)2.7弧光探头地址对照表 (13)3 技术参数 (15)3.1主控单元-DPR361ARC (15)3.2电流单元-DPR391ARC (16)3.3弧光扩展器-DPR392ARC (17)3.4弧光单元-DPR393ARC (17)3.5光缆 (18)3.6弧光传感器 (18)4 装置原理说明 (19)4.1保护功能 (19)4.2自检 (19)5 定值清单及说明 (21)5.1系统参数 (21)5.2传感器参数 (22)5.3装置定值 (23)5.4出口逻辑 (25)6 典型应用 (26)6.1大型火力发电厂厂用电典型示例图 (26)6.2供电局变电站及大型厂矿企业配电典型示例图 (27)6.3核电站厂用电典型示例图 (28)6.4抽水蓄能电站及水电站配电典型示例图 (29)7 使用说明 (30)7.1按键功能介绍 (30)7.2主控单元指示灯说明 (30)7.3电流单元信号灯定义 (30)7.4弧光扩展器信号灯定义 (31)7.5弧光单元信号灯定义 (31)7.6主控单元命令菜单使用说明 (32)8 安装与调试 (35)8.1装置结构尺寸 (35)8.2安装说明 (37)8.3调试说明 (37)1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041。

中、低压母线发生短路故障时，所产生的电弧光对设备及人员会造成极大的伤害。

目前在国内中低压母线系统中一般不配置专用的快速母线保护，而是依赖上一级变压器的后备保护切除母线短路故障，这样导致了故障切除时间的延长，加大了设备的损伤程度，破坏严重时可能造成事故进一步扩大，威胁到系统的稳定运行。

弧光保护就是专门针对中低压母线的快速保护，使用感光探头监测开关柜内的电弧光，一旦发生闪弧，保护快速动作，一般在4ms以内，切除进线开关，这样就可以大大减少因为保护动作不够迅速引起的事故和损失！RIZNER－－弧光保护系统由三个不同的单元组成1.RIZNER－－弧光保护系统主控单元：管理控制整个系统2.RIZNER－－弧光保护系统弧光单元：电弧光检测单元3.RIZNER－－弧光保护系统电流单元：电流检测单元单元之间用光缆线和数据传输线连接，至电脑。

RIZNER－－弧光保护系统提供许多独特的优点1.可编程选择跳闸逻辑2.持续全面的自检功能3.一套系统即可保护很多独立的开关4.感光度可按实际情况调整5.可保护256个检测点6.对于不同类型的连接情况可灵活编程RIZNER－－弧光保护系统主控单元具备可编程逻辑功能。

可直接操作4 个断路器。

能够同时操作更多的断路器。

主控单元的有4 个数据传输接口，每个接口可联结6 个弧光或电流单元，共可接24 单元。

所有接口都能用不同的参数编程。

通过主控单元中的显示，可以准确判断电弧光和（或）过流的位置。

接口：4 数据传输接口、每个接口可联结6 个弧光或电流单元，共可接24 个弧光或电流单元。

弧光和（或）电流单元间为光纤联结输入：4＋16 路弧光探测光纤接口输出：4 路可控硅跳闸输出6 路常规继电器跳闸输出，所有输出逻辑可以自由编程辅助电压：12VDC电源：85-265VAC,80-350VDC功率：6W尺寸：宽92mm 高196mm 厚172mm安装：嵌入式门面安装RIZNER －－弧光保护系统弧光单元有10个弧光探测接口，感光度可从10KLUX 调节至50KLUX 输入：10个弧光探测光纤接口，建议光纤最长100 米1个数据传输接口1个跳闸信号输入光纤口输出：1个数据传输接口1个跳闸信号输出光纤口辅助电压：由主控单元提供的12VDC功率：1W尺寸：宽190mm 高130mm 厚45mm安装：DIN 导轨或者螺丝固定RIZNER －－弧光保护系统电流单元可联结1A 、2A 和5ACT 。

ADP-306系列电弧光保护装置概述高压电气设备的各种短路故障和接地故障常伴有电弧光，电弧光产生巨大的压力和温升，会对电气设备与人身安全造成严重伤害。

电弧光故障的影像照片（PS照片）电弧光产生的原因很多，包括误入带电间隔，误操作隔离开关，误带地线合闸，误将检修工具遗漏在设备内，接线错误，设备老化、机械磨损、过电压、小动物（尤其是老鼠）、灰尘及环境腐蚀使绝缘降低等因素。

电弧光的危害性很大，会使电气设备内部温度和压力迅速增加。

弧光中心的温度能达到20,000℃，超过太阳表面温度的3倍，铜排、铝排、电缆着火甚至气化，压力上升导致电气设备爆炸。

弧光冲击波以300m/s的速度爆发，摧毁沿途的其它设备，使事故范围扩大化。

对人身而言，高温会灼伤皮肤、强光会刺伤眼睛、爆破音振会损伤耳膜及肺脏，伤亡非常严重。

电弧光故障的危害程度取决于电弧光电流的大小及持续时间，电弧光产生的能量I2t与故障持续时间t成指数规律快速上升。

越早切除故障，弧光的危害越低。

IEC 62271-200 Ed. 2.0的附录AA指定100ms电弧燃烧时间作为中压开关柜的电弧故障防护标准。

即当开关柜发生内部故障，如果在100ms以内切除故障，开关设备及附近人员的损害较小。

考虑到裕度及开关柜质量的差异，一般认为在75ms内将弧光故障切除即能有效降低故障的危害。

电力系统110kV及以上电压等级的设备都配置有零延时保护，能快速的切除故障；35kV 及以下电压等级的母线通常不配置独立的母差保护装置，借助变压器后备保护装置的过流保护来切除母线故障；由于选择性的要求，该过流保护带有延时，一般0.3s～2s。

较长的延时使得35kV及以下电压等级的母线故障切除滞后、破坏性严重。

35kV及以下电压等级的出线通常配置过流速断，保护装置的动作时间一般在30ms左右。

有些间隙性的弧光故障，初期的电流不大，达不到速断定值，只有在故障发展变严重之后保护装置才能跳闸；由于任由故障发展，丧失了及早切除故障的良机，事故后果更为严重。