VAMP321电弧光保护系统概述及应用
1. 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。
2. 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。图1为各种燃弧时间下产生的电弧能量及对开关柜材料的损坏程度。图1.电弧能量
与燃烧时间及破坏作用
2.2 变压器的动稳定时间据有关资料统计，一些地区110kV及以上等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50%以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。这类故障的案例很多，特别是变压器低压侧出口（低压母线）短路时形成的故障一般需要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失。
国标规定的110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2秒，动稳定时间为0.25秒。但实际上，在低压侧出口短路故障靠过流后备保护切除的动作时间往往在2秒以上，离0.25秒的变压器的动稳定时间相差甚远。所以，可以说，继电保护的不完善也是造成变压器损坏的重要原因。
目前针对近区（低压母线）短路故障引起变压器损坏的保护的动作时间太长，远大于变压器允许承受的短路电流持续时间，显然不能满足保护变压器的要求，
迫切需要改善变压器保护，使其保护动作满足小于变压器允许动稳定时间0.25
秒的要求。
3. 开关柜弧光短路故障的防护措施
3.1 消极性防护措施
采用这种措施的目的是限制故障电弧产生的各种效应，如加强开关柜的结构，密封隔离各单元室、设置释放板和泄压通道等。采用这种措施在一定程度上能减少损坏程度；另一方面，如果要采用通过加强结构的方式来较大地提高开关柜的燃弧耐受时间的话，则需要增加很大的设备费用。下表为国外对增加开关柜内部燃弧耐受时间和相应增加成本进行评估的结果。
3.2 积极性防护措施
采用高速专用中压母线保护切除故障以限制故障电弧的持续时间，从根本上限制故障电弧，消除其各种效应对设备和人员的危害。如果中低压母线保护能在开关柜耐受燃弧时间以内切除故障的话，将最大限度地限制弧光故障对开关设备的损坏; 从另一方面看，限制开关设备的损坏，即阻断了故障发展的可能性，从而可避免主变压器长时间遭受短路电流的冲击而损坏。这也是目前迫切需要的最有效的限制弧光短路故障损坏开关设备及变压器的防护措施。
4. 现有的中压母线保护方案及存在的问题
从以上讨论的保护开关设备目前普遍采用的中压母线保护方案如下:
4.1变压器后备过流保护方案:
这是目前国内应用最广泛的中压母线保护方案。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合，保护跳闸时间一般整定为1.0 - 1.4秒，有的甚至更长，达2.0秒以上。这一动作速度很显然是远远不能满足快速切除中压母线故障要求的。4.2馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案:
这是近年来微机过流保护在中压馈线广泛应用，国外提出的利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护的应用较为广泛的过流闭锁式保护方案。这一方案与变压器后备过流保护方案相比其动作速度有了一定的提高，典型动作时间为300 - 400ms。但对于要求100ms以内切除故障显然也是不能满足要求。
4.3采用环流原理的高阻抗母线保护方案:
这是国外某些重要项目曾采用的专用电流差动中压母线保护方案，典型的保护动作时间为35-60ms。考虑到断路器的分闸时间，这一动作速度对要求100ms 以内切除故障来说也嫌慢。采用这种方案的接线复杂，对CT的要求高，安装在有很多出线的6-35kV母线上有很多困难，也很不经济。此外，由于其保护范围由于受到CT安装位置的限制，不能保护到发生故障几率较高的电缆室电缆接头处的故障。因此也不适合中压母线保护应用。
从实际应用情况来看，现有的保护方案是显然不能满足快速切除母线故障或保护覆盖范围要求的，迫切需要采用一种新型中压母线保护系统，以解决目前实际运行中由于中低压母线发生故障几率较高、延迟切除故障导致故障发展、扩大，从而造成的巨大的经济损失的问题。
5. 新型电弧光母线保护系统及应用情况
5.1 系统组成
弧光母线保护系统是一种快速可靠的专用中低压母线保护系统，它采用检测弧光和过流双判据原理，具有原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、且在各种运行方式下保护不需要切换等优点，为目前发电厂、变电站、工业及商业配电系统380V - 35kV中低压母线保护理想的解决方案。
5.1.1主单元
主单元包含有电流检测和断路器失灵保护，它通过检测短路电流和来自弧光传感器的动作信息，并对收集的数据进行处理、判断，发出跳闸信号以切除故障。该系统只要在同时检测到弧光和过流时才发出跳闸指令。在进线断路器未能动作切除故障时，它将启动断路器失灵保护逻辑，发出跳闸指令给上游断路器切除故障。此外，主单元根据辅助单元传送来的弧光传感器的动作信息和温度传感器测量的温度，提供弧光故障点的定位和温度报警信息。
每个主单元最多可接入10个辅助单元，它采用RS485总线与辅助单元通信。主单元中具有二进制I/O接口供主单元之间交换过流和弧光传感器动作信息，以实现有选择性的切除母线故障。
5.1.2辅助单元
辅助单元安装在开关柜中。每个辅助单元可接入10个弧光传感器、1个便携式弧光传感器和1个温度传感器。辅助单元的地址通过拔码开关设定。当系统发生弧光故障时，辅助单元收集来自弧光传感器的动作信息并传送给主单元，在主单元上显示辅助单元和弧光传感器的地址编号，有利于及时检修和排除故障。
5.1.3弧光传感器
弧光传感器安装在开关柜各间隔室中，可实现对由简单到各种复杂接线中、低压开关柜提供有选择性的保护。弧光传感器作为光感应元件，将检测在发生弧光故障时突然增加的光强，并将光信号转换成电流信号传送给辅助单元。
5.1.4便携式弧光传感器
其功能和性能与前述弧光传感器相同，差别只是它可以在连接电缆允许的范围内随意移动。它可以临时连接到辅助单元上，通过安置在离工作地点较近的地方（比如挂在胸前口袋上）用于增强运行操作人员在带电维修开关时的安全性。
5.1.5温度传感器
温度传感器可用于监视开关柜内部的关键部件（比如母线接头）的温度，在超过其整定值时主单元可发出报警信号。
专用电弧光保护系统提供的动作时间为5-7ms，远快于传统母线保护方案。对开关柜各单元室的总故障清除时间可控制在100ms以内。因此在发生弧光故障柜内压力和温度急剧增加以前就可以切除供给的短路电流, 使损失减到最小。开关柜在排除电弧故障原因后, 进行有限清理工作后, 开关柜可继续进行工作，供电可迅速恢复。
5.2 应用情况
作为一种原理简单、动作快速可靠、保护覆盖范围广、安装维护方便的电弧光保护系统，目前已有超过1000套VAMP电弧光保护系统在包括中国在内的二十个多个国家的400V - 20kV中低压开关柜中投入运行，最大规模的系统达到20个主单元，用户遍及发电厂、变电站以及工业商业用户等领域。
南非是应用电弧光保护系统应用最多的国家之一。据不完全统计，到2002年7月已有140多套电弧光保护系统投入运行，最大的系统安装有12个主单元。
1999年以前，南非Eskom配电网对铠装开关柜并没有指定内部电弧额定时间这
一指标，一般按照IEC298标准采用厂家提供的100ms的额定燃弧时间指标。此后，Eskom对开关柜的技术规范，特别是对内部电弧额定时间以及当时采用的母线保护方案进行深入研究，确定采用200ms 内部燃弧额定时间的开关柜，同时
保证所采用的母线保护应能在这一指定的时间内检测和清除各种弧光短路故障
并留有足够的裕度。为此，决定采用电弧光保护作为中压母线保护，并开始在一些变电站安装了电弧光保护系统。
Eskom配电网在2000年曾发生了三次开关柜弧光短路事故。North变电站的11kV开关柜断路器由于连续过负荷和下游穿越性故障引起弧光短路，该变电站
没有装设弧光保护系统，断路器和整个11kV母线室遭受了广泛严重的损坏。该故障引起50%的线路无计划退出运行24个小时，由邻近的变电站供给其余负荷。
Ascot North 66/11kV 变电站的17个11kV开关柜装有母线保护装置。在电缆箱的电缆终端处的故障首先引发了一个单相接地故障，并发展为二相接地故障。从安装在66kV进线上的故障录波装置记录的故障波形看出，当时变电站的故障水平为12，000A，由于安装了电弧光保护作为主保护，总的故障清除时间为85ms。从电弧光保护系统的主单元提供的定位信息表示故障位于在电缆箱部分。由于电弧光保护快速切除故障，损坏仅限制在电缆箱中，开关从外观上没有明显的损坏。通过对电缆终端进行简单的维修，该条馈线在很短的时间内就恢复了供电。
Rietvlei 66/11kV 变电站安装有21个11kV开关柜，采用弧光母线保护系统。在邻近地区的挖掘工程中曾撕开了一条三相电缆，导致了16，000A的三相电缆故障。该故障开始由馈线保护装置清除，当断路器开断故障失败时，电弧光保护动作。传感器定址功能显示故障位置位于断路器手车室中。
通过对运行的系统进行评估，Eskom决定对新上开关柜均配置电弧光保护，现有的开关柜按照其性能指标、运行环境条件等因素逐渐配置电弧光保护系统。
6. 结语
现代电力系统的发展，配电网容量的逐渐增大，中低压母线故障对电力系统安全运行的影响越来越严重。它不仅使中压开关设备严重烧毁，造成“火烧连营”事故；而且可能损坏昂贵的变压器，造成十分严重的经济损失。此外，这些事故如果处理不当还会发展为输电网故障，严重危害整个电力系统的安全运行。因此，很有必要在配电系统引入适应其故障模式的中低压母线保护系统以快速切除中
低压母线故障，保证输配电网的安全运行。
随着现代微机和光电子技术的发展，各种新型母线保护原理和装置不断出现，为实现中低压专用母线保护提供了各种解决方案。电弧光保护作为一种针对中压开关柜故障特性开发的中低压母线保护系统，具有原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、且在各种运行方式下保护不需要切换等优点，为用户提供了一个理想的中低压母线保护解决方案。
电弧光保护装置发展状况综述 发表时间：2016-07-18T15:30:57.443Z 来源：《电力设备》2016年第8期作者：陈波1 康真1 陈亮2 张军侠2 胡宇3 [导读] 期望为相关部门制定产品标准提供参考，也期望为电力同行全面了解内部电弧故障及电弧光保护产品提供帮助。 陈波1 康真1 陈亮2 张军侠2 胡宇3 （1.国网宁夏电力公司检修公司，宁夏银川 750011；2. 陕西德瑞森电气工程有限公司，陕西西安 710054；3.陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安 710001） 摘要:本文阐述了开关柜内部电弧故障的起因、危害、相关标准的具体要求以及电弧光保护在母线保护中的地位和积极作用，同时还介绍了国内外电弧光保护产品的基本状况，给出了电弧光保护产品的分类，分析了电弧光保护产品所涉及的关键技术，系统总结了电弧光保护产品自身及其市场推进中存在的问题，以期为相关部门制订产品标准提供参考、为电力同行全面了解这类产品提供帮助。 关键字：电弧光保护；母线保护；关键技术；快速识别；快速开断；故障预警1 概述 在我国，40.5kV及以下电压等级的配电系统大多为中性点高阻接地系统，开关柜内部或外部单相弧光接地虽不会出现短路电流，但由此引发的弧光接地过电压可达3.5倍相电压，甚至更高[1]，由此引发开关柜内部其它相的薄弱环节对地放电从而发展成相间电弧光短路事故的概率很大。在国外，52kV及以下电压等级的配电系统也有中性点低阻接地或直接接地的，那么单相弧光接地直接就是单相短路，若在开关柜内，瞬间就会发展为相间短路或三相短路事故。由于配电系统成本控制及继电保护配置的原因，在开关柜内部发生电弧短路这种小概率事件时往往需要1s以上才能完成故障识别及开断，这已经超出绝大多数开关柜内部电弧故障承受能力的极限。在高能电弧及故障电流长时间的作用下，开关柜自身会损毁，变压器会受到严重冲击或损坏[2]，相关的金属材料及绝缘材料会汽化，相邻开关柜也会被“火烧连营”，高温有毒气体、高亮度弧光或柜体高压燃爆会威胁到邻近人员的身体健康甚至生命安全，给企业带来重大的经济损失并可能造成不良的社会影响。电弧光保护装置也称电弧光母线保护装置，就是针对开关柜内部电弧故障设计的，目的是实现对故障电流及内部电弧的快速识别，以便在最短时间内直接触发电源侧断路器动作从而切除故障，达到保护电力设备及人身安全、降低恢复供电的成本投入、缩短恢复供电的时间的效果，并由此给电力企业或电力用户带来安全效益、经济效益和社会效益。但到目前为止，并没有关于电弧光保护装置的标准公布，所以这类产品呈现出千姿百态、五花八门的现象，其性能的确认还缺乏权威性，没有规范性的型式试验作为依据，一些性能指标都是厂家自我宣传，用户有些无所适从。本文着重归纳和展现目前产品的类别及性能差异，期望为相关部门制定产品标准提供参考，也期望为电力同行全面了解内部电弧故障及电弧光保护产品提供帮助。 2 开关柜内部电弧故障 GB3906-1991《3-35kV交流金属封闭开关设备》参照采用IEC298(1990)《1kV以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》在其“设计和结构”章节(6.16)对开关柜的内部电弧故障性能作出了规定：当引燃内部电弧时，不应伤及人，同时也不应该影响相邻的金属封闭开关设备的运行。要采取必要的防护措施，保证人身安全，但最重要的是应该避免上述电弧的发生，就是万一发生也能够限制它的持续时间和后果。在其“型式试验”章节(7.15)将内部故障电弧效应的试验列入了根据供需双方协议进行的试验项目[3]。在其附录A中，规定了试验持续时间：电弧持续时间的选择与保护装置确定的电弧可能的持续时间有关，一般取0.8~1s。在试验具有压力释放帘板的金属封闭开关设备时，仅就验证它对压力的释放阻力而论，电弧持续时间为0.1s一般已足够。 GB3906-2006《3.6kV-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》，修改采用IEC62271-200：2003《额定电压1kV以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》(第一版、即IEC60298的第四版），取代GB3906-1991。标准定义了内部电弧级开关设备和控制设备(IAC)，即经过验证能满足在内部电弧情况下保护人员规定要求的金属封闭开关设备和控制设备(3.132)。在其“设计和结构”章节(5.101)明确了内部故障性能要求：满足本标准要求设计和制造的金属封闭开关设备和控制设备，原则上能够防止内部故障的出现。至少在其整个使用期间出现内部电弧的概率是很小的，但不应完全忽视。因产品缺陷、异常的使用条件或者误操作引起的外壳内部的故障可能导致内部电弧，如果现场有人，会造成伤害。并在其“型式试验”章节(6.106)将内部电弧试验列入IAC级开关设备和控制设备强制试验项目。标准还列出了内部故障的部位、原因及降低内部故障概率的措施，具体如下： 表1 内部故障的部位、原因及降低内部故障概率的措施举例 除采取上表中的措施之外，也可采取其它措施来提高内部电弧情况下对人员更高的防护，这些措施是为了限制此类事件的外部影响。下面是这些措施的例子： (1)通过光传感器、压力传感器、热传感器或母线差动保护触发的快速故障排除；
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用近几年来, 随着乌海电力工业的快速发展, 35kV 中低压开关柜的应用数量越来越多, 由于开关柜弧光短路故障引发的中低压母线故障时有发生, 并且也发生过主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故, 经济损失严重; 另一方面, 用户对供电的可靠性要求也越来越高: 因此, 乌海电业局在35 kV开关柜装设了专用快速母线保护———电弧光保护。 1 装设电弧光保护的必要性 1.1 开关柜内部燃弧耐受时间 当开关柜内部弧光短路故障时, IEC298 标准附录AA 中规定的内部燃弧时间是100 ms, 也就是说,开关柜可以承受的电弧燃烧时间, 即保护动作和断路器切除故障的时间之和应小于100 ms 才能达到保护该开关柜的目的。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100 ms。表1 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。 1.2 变压器动稳定时间及中低压母线保护动作时间的要求 国标规定的110 kV 及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2 s, 动稳定时间为0.25 s。但实际上, 在低压侧出口短路故障时过流后备保护切除动作时间往往在2 s 以上, 距变压器的动稳定时间要求0.25 s 相差甚远, 这也是造成变压器损坏的重要原因。 1.3 现有的中低压母线保护方式及存在的问题 1.3.1 变压器后备过流保护 这是目前国内应用最广泛的中低压母线保护方式( 乌海电业局也是应用的这种保护方式) 。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合, 保护跳闸时间一般整定为 1.0~1.4 s, 有的甚至更长, 达2.0 s 以上。这一动作时间远远不能满足快速切除中低压母线故障的要求。
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。 2）采用馈线速断保护闭锁变压器后备过流保护，典型的保护动作时间为300ms~500ms。 3）高阻抗母线差动保护，典型的保护动作时间为30ms~50ms。 上述保护均有致命的弱点就是动作时间太慢，根据电弧光危害示意图所示，保护装置动作时间不能超过20ms，否则会产生不可修复的器件损坏，从而延长故障修复时间。 2.2 Light-Eye的产品优势 1、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7ms，确保开关柜内设备的弧光在100ms以内切除。 2、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
弧光保护的必要性 安全生产建议书发布时间:[2014年11月17日] 建议在厂用/配电6KV（10KV）开关柜增设母线电弧光保护系统 母线电弧光故障时有发生 在我国电力系统中母线电弧光故障时有发生。例如1992年浙江某电厂由于小动物造成厂用电一段母线烧毁；2005年山西某电厂检修工误入开关间隔电弧光事故造成二人重伤；2008年江苏某电厂厂用电开关柜在运行中爆炸造成机组停机；2008年浙江某供电局110/10KV变电站10KV开关柜电弧光爆炸造成一人死亡；2009年安徽某供电局220/35KV变电站35KV开关柜误操作电弧光事故造成一人死亡；2009年重庆某电厂厂用电进线柜电流互感器绝缘电弧光故障造成停机及厂用变压器返厂维修；上海某电厂一期，湖南省某电厂，黑龙江某电厂，广东某供电局，甘肃某供电局都曾有过沉痛的教训。 母线电弧光保护新技术产生的背景 由于多年运行表明中压开关柜内部弧光故障对人身及设备带来极大的损害，各国电力专家开始对电弧光故障进行研究及认识。在世界上，大家公认的第一次对电弧光故障进行深入研究的人是Ralph Lee先生。在他的1982年美国电力电子工程师协会（IEEE）论文里Ralph Lee 先生第一次描述了电弧光故障现象及对人身的伤害。1987年，Ralph Lee先生又发表了一篇IEEE文章讨论了电弧光故障产生的声音及压力的作用。 在1994年，美国劳工部重大工作事故统计显示全国范围内6588起由于电流引起的触电、火灾及爆炸事故导致548人死亡。美国芝加哥的Capelli-Shellpfeffer, Inc.咨询公司报道过在美国每一天有5-10起由于电弧光致伤的人员需要住院疗伤。不需要住院的伤病人员就无法统计了。在1999年，美国电力科学研究院（EPRI）调查中指出在两年的统计里电力公司每一次电气设备故障除了其所造成的直接损失之外，产生的间接损失估计为1575万元美金。美国电力科学研究院（EPRI）还报告了在过去的十年里，一家生产企业每年平均有两起电弧光事故。 上个世纪80年代，在欧洲的国际电工委员会（IEC）修订了其IEC298-1981标准。在附件AA中描述了中压开关柜内部电弧光故障产生的原因，解决方案及测试方法。2003年11月，国际电工委员会（IEC）制定了新的中压开关柜标准IEC62271-200代替了其IEC298-1990标准，新的标准在防止开关柜内部弧光故障对人身及设备危害方面提出了更加严格的要求。在北美，为了提高安全生产，加拿大电力和电子制造商协会（EEMAC）根据IEC298-1981的附件AA制定了EEMAC G14-1-1987在内部弧光故障的条件下金属铠装开关柜电阻的测试规则。在IEC298-1981及EEMAC G14-1-1987标准基础之上，美国在2001年也出版了IEEE C37.20.7中压金属铠装开关柜内部弧光故障的测试导则。 此外，美国在电力职业安全生产方面针对电弧光弧闪事故建立了相关标准和要求。美国国家防火协会（NFPA），作为美国国家电力规范（NEC）的一个补充，制定了NFPA 70E 2004 职业电力安全要求标准。 作为最快速度的专用母线电弧光保护应运而生。它不仅能很好地应用于新装开关柜里也能方便地加装到已运行的开关柜中。其目标就是在第一时间里切除弧光故障使人身伤亡及设备损害降到最低。 国内外中压专用母线保护的应用情况 在国外由于各国政府的重视和指令性文件及规程规定，欧洲、北美、苏联及英联邦诸国中压开关配置各种专用母线保护的比率已超过95%。近年来由于中压开关柜标准（IEC62271-200）对防弧光故障要求的提高，作为新技术的母线电弧光保护大量的在中压及低压开关柜配套使用。 厂用/配电系统的6KV（10KV）母线一般不配置专用的快速母线保护是目前国内的典型设计做法，是符合国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062－92)及现行的电力行业规程规范要求的。这一设计规范导致了目前中压开关柜没有专用母线保护。即专用母线保护“可用可不用”“景上添花”的局面。为什么35KV及以下的母线没有配置专用的快速母线保护？其中重要的原因之一是中压母线故障绝大部分情况下“没有系统稳定性的问题”。因此，长期以来人们对中低压母线保护一直不够重视。虽然国内外的中压开关柜的制造技术进步很快，6KV（10kV）母线发生故障的机率大为减少，但是由于厂用/配电的6KV
VAMP321电弧光保护系统概述及应用 1. 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。 2. 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。图1为各种燃弧时间下产生的电弧能量及对开关柜材料的损坏程度。图1.电弧能量 与燃烧时间及破坏作用 2.2 变压器的动稳定时间据有关资料统计，一些地区110kV及以上等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50%以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。这类故障的案例很多，特别是变压器低压侧出口（低压母线）短路时形成的故障一般需要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失。 国标规定的110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2秒，动稳定时间为0.25秒。但实际上，在低压侧出口短路故障靠过流后备保护切除的动作时间往往在2秒以上，离0.25秒的变压器的动稳定时间相差甚远。所以，可以说，继电保护的不完善也是造成变压器损坏的重要原因。 目前针对近区（低压母线）短路故障引起变压器损坏的保护的动作时间太长，远大于变压器允许承受的短路电流持续时间，显然不能满足保护变压器的要求，
冶金动力METALLURGICAL POWER 2013年第4期总第158期 新型电弧光保护与传统保护的应用及比较 潘村 （合肥天海电气技术有限公司，安徽合肥２３０００１） 【摘要】简要介绍了电弧光保护的基本原理和构成，分析了在现阶段采用弧光保护及弧光保护的重要性，并与传统保护进行了比较，指出了它们之间的差异和作用。 【关键词】电弧光；传统；保护；差异；作用 【中图分类号】TM77【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2013)04-0018-04 Application and Comparison of New Arclight Protection and Conventional Production ＰＡＮＣｕｎ (Hefei Tianhai Electrical Technology Co.,Ltd.,Hefei,Anhui230001,China) 【Abstract】Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｒｃｌｉｇｈｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｒｉｅｆｌｙ．Ｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｕｓｉｎｇａｒｃｌｉｇｈｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｇｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅａｒｃｌｉｇｈｔｐｒｏ－ ｔｅｃｔｉｏｎｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ ｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ． 【Key words】ａｒｃｌｉｇｈｔ；ｔｒａｄｉｔｉｏｎ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ｆｕｎｃｔｉｏｎ １简述 随着现代电网结构的日趋复杂、系统容量不断增大，以及智能电网的普及和要求，对继电保护的要求越来越高。为保障电力系统的安全可靠运行，一种新型的保护—— —弧光保护走上“岗位”，成为电力系统继电保护技术中重要的一环。弧光保护是２０世纪９０年代初国外开始研究。而国内的开发起步相对较晚，早期的产品均来自于国外并成功地运用于国内。近几年，随着国内技术的发展和成熟，已成功开发研制出智能电弧光保护产品并运用到生产实践之中，取得了良好的经济效益和成功经验。 我国于２００４年开始使用进口弧光保护，到目前为止，约７０％～８０％新建电厂均采用了弧光保护。在企业配用电系统，也大量使用了弧光保护。近期，一些省、市电力公司已下发专题文件，指出弧光保护的重要性，并强调必须安装之。可见，弧光保护的重要性已被人们逐渐认识和了解。不久的将来，弧光保护将与传统常规保护并驾齐驱，在保障电力系统的安全和可靠性方面，发挥越来越重要的作用。 ２弧光保护的用途及保护范围 ２．１保护范围 首先，弧光保护是向大容量电气设备提供设备在出现击穿放电和发生弧光放电故障时的保护装置，它具有多角度、多位置、大范围的监控功能和弧光闪络点定位功能。当用于不同的设备和不同的场所，其基本定位是保护设备发生弧光短路故障时弧光对设备和人员造成的伤害。它通过采集故障时弧光的信息量和布置在开关柜内的探头物理位置并结合故障电流的增长，对设备提供保护和决定保护的范围，因此其覆盖的保护范围是在开关柜内，且不受限制可延伸到电缆室内。 ２．２用途 简言之，只要当电气设备有弧光出现，都可采用弧光保护。目前弧光保护主要用于中压（６～３５ｋＶ）母线系统和开关柜内作为母线或馈线的主保护，其功能和作用完全等同并优于现有各种原理的母差保护，可保护整段母线。当用于馈线柜保护时，可与过流保护配合作为开关柜的主保护，区别在于所采用的判据不同，但功能相似，且更为灵敏。 对于当前大量采用的铠装金属封闭高压开关柜和抽屉式低压开关柜，由于元器件紧凑、空间狭小、爬电距离不够、运行条件恶劣、容易受到灰尘的污染而更易引起弧光放电，可选用弧光保护并结合传统保护提高可靠性。而且投资省、接线简单、维护方便， 18
1.电弧光保护概述 电弧光保护系统可以在开关柜发生弧光故障的时候，保护操作人员不受伤害，并且降低财产损失程度。 当出现弧光时候，弧光以300m/s的速度爆发，摧毁途中的任何物质。只要系统不断电，弧光就会一直存在。要想最大限度的减少弧光的危害，我们需要一种安全、迅速而有效的半导体电弧光保护系统。 在开关柜抽屉内，弧光可以迅速的在10ms内达到3M远，因此要想最大程度降低损失，时间是个最主要的因素。RIZNER-EagleEye电弧光保护系统输出跳闸信号时间小于1ms,即使在安装或者维护的时候也能保护操作人员的安全。 2.RIZNER-EagleEye电弧光保护系统概述 RIZNER-EagleEye电弧光保护系统的面市已经近10年.所有的主要的电力系统和电力公司都已使用.芬兰IVOLoviisa核电站的运行证实, 在发生电弧时,只有RIZNER-EagleEye的电弧光保护才能保护他们的开关柜。 RIZNER-EagleEye电弧光保护系统使用先进的处理器技术来控制系统的功能。该处理器技术也使得电弧光保护系统功能的编程，可匹配开关柜的不同运行方式。 在跳闸回路里采用的半导体技术（可控硅开关）确保了开关柜里的供电开关以最小的延时得到跳闸信号。在不论是RIZNER-EagleEye电弧光保护系统的主控单元，还是电弧光单元探测到电弧光，并且电流单元的整定的电流定值被超过，电弧光保护系统的跳闸信号将在小于1ms到达供电开关。电流的信息也可直接取自安全电流回路，在此情况下，电弧光保护也可尽可能快的得到过流的信息。 如果偶尔光线信号超过光线设定值或者电流信号超过电流设定值，系统不会输出跳闸信号，也不会记忆在跳闸回路中，但是在主控单元上会显示报警信号。在编程的时候，必须考虑系统按照用户所希望的方式正常工作。 采用光纤技术来向主控单元传输跳闸信号，确保了电弧光保护系统的完美功能，它的抗干扰能力强，跳闸信号可以非常迅速的输出到断路器。 3.电弧光保护系统组成 3.1概述 如果使用光纤三工器，一套RIZNER-EagleEye电弧光保护系统能保护1500m 的中压开关柜或500m低压开关柜。在此情形下，在开关柜的每个柜子都要装一个弧光传感器来保护。在开放式母线系统中，弧光传感器的间隔约为5...6 m。 一个RIZNER-EagleEye主控单元能同时保护几个独立的开关柜，因此，电弧光保护系统的弧光单元和电流单元可以分散到不同的开关柜内，把检测到的弧光或电流信号传送到主控单元，主控单元收集到这些必要的数据，根据实际情况输出跳闸信号到断路器。 在主控单元和弧光单元或电流单元间的数据传送是靠光纤和数据传输线来完成的。光纤传输触发信号至主控单元。工作电源，报警信号，自控数据信息流的传送则通过数据传输线来完成。主控单元提供4个快速1ms独立跳闸和报警母线和6个常规继电器出口。 在系统里进行连接时，必须小心考虑每一母线最后一个电流单元的开关位置。开关位置决定了此电流单元能否按设定的程序正常工作。 3.2RIZNER-EagleEye主控单元
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中 的应用 2008年第26卷第2期 内蒙古电力技术 INNERMONGOLIAELECTRICPOWER53 电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用ApplicationofElectricArcProtectioninIntermediateandLowV oltage SwitchCabinetandBusBarProtections 樊建军.张景玉,李硕 (1.乌海电业局,内蒙古乌海016000;2.海勃湾发电厂,内蒙古乌海016034) [摘要]分析了现有的中低压母线保护方案及存在的问题,介绍了一种新型中低压母线保 护装置电弧光保护的原理,特点及其在鸟海电网中的应用情况.该装置的应用,填补了鸟海电网中低压母线没有快速保护的空白,提高了系统安全运行水平. 『关键词1中低压母线保护;开关柜;电弧光保护;应用分析 f中图分类号】TM77[文献标识码】B 『文章编号11008—6218(20o8)02—0o53—03 近几年来,随着乌海电力工业的快速发展,35 kV中低压开关柜的应用数量越来越多,由于开关柜 弧光短路故障引发的中低压母线故障时有发生,并 且也发生过主变压器由于遭受外部短路电流冲击损 坏的事故,经济损失严重;另一方面,用户对供电的 可靠性要求也越来越高:因此,乌海电业局在35kV 开关柜装设了专用快速母线保护——电弧光保护. 1装设电弧光保护的必要性 1.1开关柜内部燃弧耐受时间 当开关柜内部弧光短路故障时,IEC298标准附 录AA中规定的内部燃弧时间是100ms,也就是说, 开关柜可以承受的电弧燃烧时间,即保护动作和断 路器切除故障的时间之和应小于100ms才能达到 保护该开关柜的目的.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.表1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. 1.2变压器动稳定时间及中低压母线保护动作时 间的要求 国标规定的110kV及以上电压等级的变压器 的热稳定允许时间为2S,动稳定时间为0.25s.但
大庆石油学院 电力系统保护报告 报告题目电弧光保护系统继电保护 教师赵玉峰 所在院（系）电气工程学院电气工程及其自动化 班级 学生姓名 学号 20 年月日
目录 1 电力系统保护基本原理 (1) 1.1 电路原理 (1) 1.2 理论分析 (1) 2 电弧光保护系统继电保护在中低压母线保护中的应用 (2) 2.1 电弧光保护系统继电保护的特点 (2) 2.2 电弧光保护系统继电保护的现场应用 (2) 2.3 电弧光保护系统继电保护的评价 (7) 3 课程学习心得 (9)
1电力系统保护基本原理 在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害呢）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。 电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。 电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。 1.1 电路原理 一般由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。 （1）测量元件： 作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。 （2）逻辑元件： 作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。 逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。 （3）执行元件： 作用；根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时→跳闸；不正常运行时→发信号；正常运行时→不动作。 1.2 理论分析 继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等，用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间
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。图1为各种燃弧时间下产生的电弧能量及对开关柜材料的损坏程度。图1.电弧能量 与燃烧时间及破坏作用 三、变压器的动稳定时间据有关资料统计，一些地区110kV及以上等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50%以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。这类故障的案例很多，特别是变压器低压侧出口（低压母线）短路时形成的故障一般需要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失。 国标规定的110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2秒，动稳定时间为0.25秒。但实际上，在低压侧出口短路故障靠过流后备保护切除的动作时间往往在2秒以上，离0.25秒的变压器的动稳定时间相差甚远。所以，可以说，继电保护的不完善也是造成变压器损坏的重要原因。 目前针对近区（低压母线）短路故障引起变压器损坏的保护的动作时间太长，远大于变压器允许承受的短路电流持续时间，显然不能满足保护变压器的要求，
电弧光保护装置 安 装 使 用 手 册
目录 1.电弧光保护装置概述4 2.电弧光保护装置概述4 3 电弧光保护装置组成4 3.1 概述4 3.2 主控单元6 3.3 弧光单元6 3.4 电流单元6 3.5系统电源7 4．系统各部件技术规格7 4.1系统电源7 4.1.1技术规格7 4.1.2系统电源连接7 4.2 主控单元8 4.2.1 技术规格8 4.2.2 主控单元连接9 4.3 弧光单元10 4.3.1 技术规格10 4.3.2 弧光单元的连接10 4.4 电流单元11 4.4.1 技术规格11 4.4.2 电流单元的连接11 5.保护系统的编程12 5.1 编程的概述12 5.2 可编程的跳闸逻辑12 5.3 自检控12 5.4 主控单元显示的信息12 5.5主控单元12 5.6 弧光单元13 5.7 电流单元13 5.8 光感灵敏度的调整14
6. 安装14 6.1 安装在开关柜里14 6.1.1 14 6.1.2 电弧光单元15 6.1.3 电流单元15 6.2 光缆的安装15 6.2.1光缆的概述15 6.2.2光缆头的预处理15 6.2.3光缆三工器16 6.2.4光缆的延长17 6.2.5滤光传感器的概述17 6.2.6传感器端部的处理18 6.2.7在开关柜里安装传感器18 6.3数据传输电缆18 6.3.1数据传输电缆的概述18 6.3.2数据传输电缆的功能19 6.3.3数据传输电缆端部的处理19 6.3.4数据传输电缆连接到装置19 7 跳闸信号的双重化20 8 系统的测试21 9 系统的维护21 10 担保22 11 CE-认证 / ISO-900122 12 应用案例23
弧光保护系统在中低压开关柜的应用 魏宾 西安供电局 摘要：在中低压配电系统中，弧光事故对母线、变压器造成近距离短路故障冲击，如不能及时切除，可引起变电站开关柜和其它设备故障，造成严重的损失和重大人身伤亡事故。为了保证中低压配电系统安全稳定运行，需要配置专用的保护设备，用于快速切断故障。本文分析了中低压设备运行存在的问题，对中低压母线弧光保护装置的原理和系统构成进行了分析，结合实际使用情况，分析其技术优势和现有弧光保护存在的问题，在此基础上对弧光保护运行提出建议。 关键字：弧光；开关柜；母线；保护 中国分类号：TM774.1 文献标志码：A 文章编号： Application of Arc Protection System in Medium and Low V oltage Switchgear Abstract：In MV & LV distribution network, arc fault will have short-circuit impact in short distance on bus bar and transformer. If not separated in time, it will cause failure of substation switchgear and other devices, resulting into great loss and severe personal casualties. In order to insure safe and stable performance of MV & LV distribution network, appropriative equipments are needed to cut off failure quickly. In this paper, problems existing in MV & LV facilities’ working , together with principle and systematic construction of MV & LV bus bar arc protection appliance are dissected. Analysis of MV & LV bus bar arc protection appliance’s technique superiority and temporary problems of arc protection is made,combining its practical use. And based on that, advice on operation of arc protection system is proposed. Keywords：arc; switchgear; bus bar; protection system 0引言 近年来，随着我国经济的快速发展，中低压配电系统的规模应用越来越大，由于弧光引起的事故也随之增多。目前，我国在中低压母线（35kV\20kV\10kV）普遍不装设低压母线速断保护，主要是采用主变中、低后备对低压母线进行保护。但是由于变压器低后备保护动作时间普遍为0.9-1.2s的动作时间，变压器中后备保护动作时间普遍为1.5-1.8s的动作时间，中低压母线故障切除时间往往超过Ⅱ、Ⅲ类变压器动稳定时间，对母线、变压器造成近距离短路故障冲击，短路电流大，冲击时间长，如不能及时切除，电弧可将开关柜内的器件点燃，引起火灾，大面积烧毁配电设备，甚至破坏站内直流系统，造成严重的损失和重大人身伤亡事故[1-3]。为了保证中低压配电系统安全稳定运行，需要配置专用的保护设备，用于快速切断故障。 本文对中低压母线弧光保护装置的原理和系统构成进行了分析，结合实际使用情况，指出其技术优势和现有弧光保护存在的问题，在此基础上对弧光保护运行提出建议。 1 电弧光及其危害 在电力系统输配电线路和开关柜中，经常会由于短路故障而出现很大的电流，从而使整个系统遭到破坏甚至瘫痪。在电路短路的瞬间会出现温度急剧增加，周围空气发生电离，进而引起电弧性短路起火而发出刺眼的强光，而对于通电的两个电极，在其接触的瞬间和离开的瞬间均会产生耀眼的强光，这种强光即是电弧光。
1. 电弧光保护概述 电弧光保护系统可以在开关柜发生弧光故障的时候，保护操作人员不受伤害，并且降低财产损失程度。当出现弧光时候，弧光以300m/s 的速度爆发，摧毁途中的任何物质.。只要系统中不断电，弧光就会一直存在。要想最大限度的减少弧光的危害，我们需要一种安全、迅速而有效的半导体电弧光保护系统。 在开关柜抽屉内，弧光可以迅速的在10ms内达到3M远，因此要想最大程度降低损失，时间是个最主要的因素。ECORE电弧光保护系统输出跳闸信号时间小于 1 ms,即使在安装或者维护的时候也能保护操作人员的安全。 2. ECORE电弧光保护系统概述 ECORE电弧光保护系统的面市已经很多年. 所有的主要的电力系统和电力公司都已使用. 很多电站的运行证实, 在发生电弧时, 只有E CORE的电弧光保护才能保护他们的开关柜. ECORE电弧光保护系统使用先进的处理器技术来控制系统的功能。该处理器技术也使得电弧光保护系统功能的编程，可匹配开关柜的不同运行方式。 在跳闸回路里采用的半导体技术（可控硅开关）确保了开关柜里的供电开关以最小的延时得到跳闸信号。在不论是ECORE电弧光保护系统的主控单元，还是电弧光单元探测到电弧光，并且电流单元的整定的电流定值被超过，电弧光保护系统的跳闸信号将在小于1ms到达供电开关。电流的信息也可直接取自安全电流回路，在此情况下，
电弧光保护也可尽可能快的得到过流的信息。 如果偶尔光线信号超过光线设定值或者电流信号超过电流设定值，系统不会输出跳闸信号，也不会记忆在跳闸回路中，但是在主控单元上会显示报警信号。在编程的时候，必须考虑系统按照用户所希望的方式正常工作。 采用光纤技术来向主控单元传输跳闸信号，确保了电弧光保护系统的完美功能，它的抗干扰能力强，跳闸信号可以非常迅速的输出到断路器。 3 电弧光保护系统组成 3.1概述 如果使用光纤三工器，一套ECORE电弧光保护系统能保护1500 m 的中压开关柜或500 m低压开关柜。在此情形下，在开关柜的每个柜子都要装一个弧光传感器来保护。在开放式母线系统中，弧光传感器的间隔约为5...6 m。. 一个ECORE主控单元能同时保护几个独立的开关柜，因此，电弧光保护系统的弧光单元和电流单元可以分散到不同的开关柜内，把检测到的弧光或电流信号传送到主控单元，主控单元收集到这些必要的数据，根据实际情况输出跳闸信号到断路器。 在主控单元和弧光单元或电流单元间的数据传送是靠光纤和数据传输线来完成的。光纤传输触发信号至主控单元。工作电源，报警信号，自控数据信息流的传送则通过数据传输线来完成。主控单元提供4个快速1ms独立跳闸和报警母线和6个常规继电器出口。
公司介绍：南京弘毅电气自动化有限公司是集电气设备及自动化系统的科研、生产、销售、服务为一体的高科技企业，隶属于江苏省级高新技术开发区──南京雨花经济开发区。弘毅电气以“体验发展技术满足客户需求的快乐”作为企业的使命，一贯坚持用领先的科技和卓越的研发流程开发高质量的产品，全心全意为广大用户服务。弘毅电气已建立了一套完备的产品研发、生产、销售及服务体系，并拥有一流素质的技术开发队伍和高效简洁的管理体制。公司目前已汇集了一大批电力系统自动化、自动控制、电力电子、计算机等相关专业的优秀人才。公司设有研发部、生产部、工程部、质量技术部、综合管理部、市场部、销售部、产品测试中心等部门。公司已通过ISO9000质量管理体系认证，获评江苏省软件企业。所有产品均已通过国家电力设备及仪表检测中心的检测。弘毅电气主营业务包括电力保护控制设备及自动化、电弧光保护系统等，产品覆盖电力、煤炭、冶金、铁路、船舶、石油化工等各行业。 弘毅电气主要产品有以下几类： 1.DPR360ARC电弧光保护系统：由主控单元、电流单元、弧光单元、弧光扩展器及弧光传感器等组成。 2.煤炭井下电力监控系统：由地面监控系统、KJF301矿用监控分站、MPR系列隔爆型保护装置等组成。 3.电力保护及自动化系统：主要包括：DP3000厂站自动化系统、DP3000变电站自动化系统，DPR300GT系列发电机变压器组保护、DPR300T系列高压变压器保护、DPR300L系列高压线路保护、DPR300AT系列通用型备自投装置、DPR300AS自动准同期装置等，用户已遍及全国各地，并有多项工程设备已出口到中亚及东南亚地区。 十余年来公司研发团队先后研发的ND3000厂站自动化系统（原南自电网公司产品）、DP3000厂站自动化系统（现弘毅电气产品）现场投运已达数千套，创出了自己的品牌。弘毅电气以价格合理、质量优异的产品，及时到位、持之以恒的服务和“诚信、务实、创新”的精神赢得了客户和同行的广泛嘉许和信任，在业界中享有极好的声誉。弘毅电气是技术导向型的专业公司，专业技术人员占比占80%以上，公司内部始终洋溢着朴实、严谨、努力、上进的气氛。我们始终以产品极度完美、客户充分满意为己任，持续跟踪先进技术，不断改进产品质量，提高服务水平，以诚信、敬业回报广大客户和各界朋友。 弧光保护的概念： 我国目前母线保护的现状: 220kV及以上电压等级：母线采用母线差动保护；110kV电压等级：视重要程度和复杂程度，部分装设母线保护；35kV及以下电压等级：一般不装设母线保护； 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。但是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，该问题已引起业内专业人士的高度重视。 目前国内用于中、低压母线的保护及其局限性： 1。变压器后备过流保护,典型的保护动作时间1.2s～2.0s；2.采用馈线速断保护闭锁的变压器后备过流保护，典型的保护动作时间为300ms～500ms；3.母线差动保护，典型的保护动作时间为15ms。 变压器后备过流保护动作时间过长，不能起到有效的保护作用，母线差动保护范围受CT安装位置的限制，接线复杂，CT要求高，且总体造价昂贵。 弧光保护安装的必要性： 电弧光产生的原因 1）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； 2) 开关设备内电弧光产生的技术原因有：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、机械磨损、过电压、小动物（尤其是老鼠）、灰尘、温度、湿度及腐蚀等环境因素。