新型电弧光保护与传统保护的应用及比较 (1)

引言
２ ． １概述
当使 用 光 纤三 工 器 ， 一套 Ｒ Ｉ Ｚ Ｎ Ｅ Ｒ — Ｅ ａ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｙ ｅ 电 弧光 保 护 系 统能 保护 １ ５ ０ ０ ｍ 的 中压 开 关 柜或 ５ ０ ０ 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。 个Ｒ Ｉ Ｚ Ｎ Ｅ Ｒ — Ｅ ａ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｙ ｅ 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 问 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 １ ｍ ｓ 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。 ２ ． ２ Ｒ Ｉ Ｚ Ｎ Ｅ Ｒ — Ｅ ａ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｙ ｅ 主 控单 元 主控 单元 是 Ｒ Ｉ Ｚ Ｎ Ｅ Ｒ — Ｅ ａ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｙ ｅ 电 弧光 保 护系 统 的核 心 部件 ， 它 也 能单 独 在 发生 弧 光 时 ， 来 保 护 开 关 柜 。然 而 ， 须 记住 ， 此 时没 有 电 流条件来确保保护 。在使用电弧光保护系统时 ， 我们推荐使用 电流

电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析【摘要】本文主要介绍了电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析。

在文章从背景介绍、研究意义和研究目的三个方面入手，引出电弧光保护的研究背景和意义。

接着在详细介绍了电弧光保护的原理，以及在中低压开关柜和母线保护中的具体应用情况。

之后从优势分析和案例分析两个角度对电弧光保护进行了深入探讨。

结论部分分析了电弧光保护的应用前景，并进行了总结和展望。

通过本文的阐述，读者可以更加全面深入地了解电弧光保护技术在中低压开关柜和母线保护中的重要性和应用情况，为相关领域的研究和实践提供参考。

【关键词】关键词：电弧光保护、中低压开关柜、母线保护、原理、应用、优势分析、案例分析、应用前景、总结、展望。

1. 引言1.1 背景介绍在传统的电弧故障保护技术中，主要采用电流和电压等参数进行检测并进行干预，但是这种方法存在着响应速度慢、误报率高等问题。

而电弧光保护技术则是一种基于检测电弧光的光谱特征来实现故障检测和保护的新技术。

它通过检测电弧光的频谱特征来实时判断电弧故障的发生，并迅速断开故障电路，有效避免了事故的扩大。

电弧光保护技术具有响应速度快、误报率低、保护效果好等优点，在工业生产和电力系统中具有广阔的应用前景。

1.2 研究意义电弧光保护技术是一种新型的电气安全保护技术，可以有效地对电气设备中的电弧故障进行监测和保护。

在现代工业生产中，电气设备的电弧故障不仅会造成设备的损坏，还可能引发火灾和安全事故，对生产和人员造成巨大的危害和损失。

研究和应用电弧光保护技术具有重要的意义。

电弧光保护技术可以提高电气设备的安全性和可靠性，有效地减少因电弧故障引发的事故。

采用电弧光保护技术可以提高电气设备的运行效率和稳定性，减少设备的维护和维修成本，延长设备的使用寿命。

电弧光保护技术还可以提高生产效率，降低生产成本，提高企业的竞争力。

研究和应用电弧光保护技术对促进工业生产的安全、高效、可持续发展具有重要的意义。

中低压开关柜电弧光短路故障对工作人员以及配电系 统设备等有着巨大的危害。首先，对工作人员来说，当工作 人 员感 应 较 强电击 时，电流会 侵害 其 肌肉和 神经；当工作 人 员接 触 强 光和高温时，会对其 眼 睛和皮 肤 造 成伤害，当 工作人员受到爆破音的冲击时，会对其耳膜和肺脏造成危 害。其次，对配电系统设备来说，当配电设备处于高温情况 下，不 仅会 造 成铜 排 和 铝 排 熔 毁，还 会 造 成电 缆 熔 毁，并 产生一定的有毒气体。当配电设备受到爆破音的危害时， 可能会造成零件松动，造成短路故障问题。
摘 要：在实际电力系统运行过程中，由于中低压开关柜以及母线馈线的自身容量有限，对较大电压情况下的电力运行造成极
大的限制，从而出现电路短路故障等问题。由于这样的现象往往对电力问题设备造成着较大的阻碍，所以根据电弧光以及中
低压开关柜故障问题等方面，对电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用进行研究分析是十分重要的。
2 开关柜弧光短路故障的防护措施 2.1 消极性防护措施
为了解决开关柜弧光短路故障问题，可以采取一系列消 极性防护措施，比如加强开关柜的结构，设置释放板和泄 压通道等。虽然采取此类措施一定程度上限制电弧光短路 故障出现的各种问题，减少电力损害的程度，但是可能会大 幅度提高设备的成本，对电力企业的经济效益带来影响。 2.2 积极性防护措施
(下转23页)
①作者简介：胡强（1985—），男，汉族，江西南昌人，本科，助理工程师，研究方向：高低压成套设备的设计开发、智能电网。 陈德华（1989—），男，汉族，江西鹰潭人，本科，助理工程师，研究方向：成套设备智能化，物联网。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald

弧光保护的作⽤是什么？
弧光保护定义：
电弧光保护是根据35kV及以下开关柜故障时的特征⽽开发的保护装置，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，是变电站低压开关柜很好的保护配置。

弧光保护作⽤：
1、弧光保护优点动作迅速可靠:跳闸回路⾥采⽤了快速继电器技术,确保保护系统在1ms内发出跳闸信号,使开关柜内部电弧光故障总切除时间控制在100ms以内,⽽且在外观上⽆明显损坏。

2、故障点定位功能:根据弧光传感器的实际安装位置可以实现分区保护的功能,弧光传感器可以安装在开关设备的任何位置(⼀般装在母线室内,以检测母线故障),并在主控单元上显⽰故障发⽣的位置,此功能可以减少故障处理时间,快速恢复供电。

3、抗⼲扰能⼒强:电弧光保护系统采⽤⽆源弧光传感器探测弧光,系统主控单元、弧光单元、电流单元及弧光传感器采⽤了光纤星形及传输技术,且装置完全满⾜电磁兼容EMC的标准,确保了整个弧光保护系统的可靠性及⾼强的抗⼲扰能⼒。

4、配置灵活、适应性强：系统使⽤先进的处理器技术，通过对弧光和过电流动作信号的灵活编程，可对各段母线提供选择性的保护，适⽤于不同类型的接线盒运⾏⽅式。

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。

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。

因此 ，为保证 主 变压器 及母 线 、开 关等设 备 的 安全 运行 ，有必 要 在变 电站 低 压 开关 柜 装设 快 速 、
收 稿 臼期 ：２ １ 一 ９ ２ ，修 回 日期 ：２ ｌ 一ｏ １ Ｏ Ｏ０ —Ｏ ０ Ｏ１－２
作 者 简 介 ：高 卫 东 （ ９ ９） １６ 一 ，男 ， 山 西 太 原 人 ， １９ １年 毕 业 于 华 ９ 北 电 力学 院 继 电保 护 及 阳动 化 远 动 专 业 ，高 级 Ｉ程 师 ， ‘ 从 事 电 力设 备 调 试 工 作 。ｌ 西 电 力技 术 院专 家 。 Ｉ Ｊ
可靠 的保护 装置 。
１ 电弧 光 产 生 的原 因及 特 点
当两 电极 问 电压升 高时 ，在 电极最 近处 空气 中
低 压母线 故 障 日益增 多 ，弧光 短路 严重烧 毁开关 设
备 的事故 时有 发生 ，主变 压器 由于遭 受外 部短路 电
的正负 离子被 电场 加速 ，在移 动 的过程 中与其 他空
・
护 系统 为例来 介绍 ，该 电弧 光保 护系统 使用光 纤检 测 电弧光 信 号 ，配 合过 流判 据 ，其 快速 继 电器 （ 采
８ ・
高 东： 弧 保 系 及 用 析 卫 电 光 护 统 应 分
用可控 硅开 关 ）出 口时 间 小 于 １ｍｓ ，而 常 规 继 电 器 出 口时 间小 于 ８ｍｓ ，如果加 上 断路 器 ３ ～６ ５ Ｏｍｓ 的跳 闸时 间 ，即能够有 效保 护 主变压 器 及母 线 、开 关 等设 备 。
第 ６期 （ 第 １ ３期 ） 总 ６
２１ ０ ０年 １ ２月
山 西 电 力
ＳＨ Ａ Ｎ Ｘ１ ＥＩＥＣＴＲＩ Ｃ Ｐ（ Ｗ ＥＲ ）

10kV厂用电系统电弧光保护应用及运行分析摘要：近年来，随着经济的发展，各行各业对电力的需求激增，电网容量持续增加。

应注意的是，10kV开关柜设备故障时，危及供电系统的稳定运行和安全，可能会出现母线绝缘部分损坏、设备老化等情况。

这可能导致设备起火，甚至可能严重危及工作人员的生命和安全。

传统的电流保护装置和接地故障设备动作时间比较长，很难快速切除电弧光，造成事故扩大。

电弧光保护会在发生故障时及时发出信号，并断开断路器。

目前电弧光保护动作时间大约小于10毫秒，比传统的继电器保护更为复杂。

关键词：10kV厂用电系统；电弧光保护；应用及运行引言中压开关柜是输电、配电和供电的转换装置。

电气系统中带电设备短路引起电弧光。

电弧光以一定的速度爆炸，破坏了电弧光辐射表面的所有物质，并扰乱了电力系统。

电弧是电气系统中的一个连续过程，当电气系统中两点之间的电压超过其工业频率强度限制时发生。

1问题的提出近年来，随着国内电力工业的高速发展，中、低压开关柜的应用数量越来越多，因开关柜弧光短路故障引发的中、低压母线故障也日益增多。

当出现弧光时，弧光以高速爆发，毁坏途中任何物质。

只要故障设备不断电，弧光就会一直存在。

要想最大限度减少弧光危害，我们需要一种安全、迅速而有效的电弧光保护系统，可在开关柜发生弧光故障时，迅速切除故障，保护操作人员不受伤害，降低财产损失。

2电弧光的特点及危害分析电力系统中压开关柜短路故障容易产生电弧光，电弧光产生时瞬时功率最大达40MW，设备内部最高温可达2×104℃，弧光产生和结束时最高温可达4.5×103℃，弧光最大电压可达1000V，光照强度达正常光照强度的2000倍。

电弧光在毫秒级时间内产生和消失，可释放巨大的能量，对供电设备、人身安全都有巨大的破坏性。

从历年电力系统电弧光故障的案例来看，主要产生以下几种危害：电弧光温度高，可损坏电网和电缆设备；电弧可引发火灾；温度过高会导致开关柜内设备发生爆炸；产生有毒气体，损害人员的呼吸系统。

弧光保护的应用方案及优势摘要：在变电站、电厂、工业企业等场合的中低压母线及开关柜中产生弧光短路时，弧光保护可以在传感器气的覆盖区域内快速定位动作，切断故障电流，最大限度的降低弧光短路对人员及设备的伤害。

弧光保护具有速动性、可靠性、选择性、灵敏性要求。

关键字：弧光保护、速动、可靠、灵敏、降低危害引言弧光短路在中低压母线及开关柜断路器端常有发生，容易引发设备损坏、爆炸，严重的会导致人员受伤。

在变电站、电厂、工业企业这样的运行环境复杂、运行要求高的场所，弧光保护能带来更快速、可靠、灵敏的安全保障。

一、一般容易引发弧光短路的主要原因有1.操作人员误操作行为：误入带点间隔、误操作隔离开关、带接地线合闸、误将工具遗漏在开关设备内等，人为失误造成的电气不规范操作，此类问题大面积存在。

2.电气因素：在施工接线或者后期维护的时候，电气连接错误、设备故障，引起的母线误接或者电气短路问题。

3.环境因素：随着设备运行时间的增加，绝缘老化、机械磨损、灰尘、温度、湿度及腐蚀，使得开关本体及辅助机械失去了原有的电气可靠性。

二、电弧光的危害1.弧光产生的瞬间，容易造成温度急升，导致铜牌等金属器件气化；严重的会导致压力上升过快，开关设备发生爆炸。

2.孤光故障出现后，瞬间提升的短路电流使上一级变压器承受近距离短路冲击，可能造成变压器绕组变形，进而造成变压器绕组的匝间短路。

3.并且瞬间高温、强光及爆炸会灼伤作业人员的皮肤、刺伤眼睛，泄露出有害气体也能直接对人体造成伤害。

三、传统方案及弧光保护方案的对比（一）传统的保护方案是采用中低压侧主变后备保护，线路保护设备的元件过流保护，有部分地区配置简易母差保护来实现。

1.各类元件保护动作的时间较长，主变后备一般在1S以上，线路间隔一般在200MS，母差保护在30~45ms。

当出现弧光短路时，主变后备和线路间隔动作明显缓慢，而母差保护在电网的10kV~35kV侧一般都不进行配置。

2.使用常规元件保护，施工接线复杂，需要接入模拟量、开入、开出，并且要配置公用设备采集设备信号。

区 区
舍
。 。 毒 考
。 一
中低压开关柜内因故障而产生电弧时若不能及时 采取有效
措 施 ，则 会产 生 危害 。 （ １ ） 对设 备 的 危 害 ：电 弧 发 生 时 产 生 大 量 高 温 高 压 气
［二二
二
体 ，压 力 波可 造 成开 关 柜体 变 形 、破 碎 ；爆 破 震 动 波 可 造 成开 关 柜 剧 烈 震 动 ，使 紧 固件 松 脱 ； 高 温 可 引 起 电 缆 燃 烧 、铜 排 融化 、铝排 气 化 ，甚 至将 开 关 柜 外 壳 金 属 融 化 、 元器 件 严 重损 坏 并 引起 火灾 。
１电弧产 生机理与常见 引起 电弧事故 的原 因
电弧 是放 电过程 中发生 的一 种 现 象 ，当两 点 间 的 电压 超 过介 质 绝缘 强 度极 限时 就会 发 生 ，而 只要 有 足够 的 能量 补 偿热 损 耗 ，并 维持 适 当的 温度 ， 电弧 就 会 持 续 发 生 。 以 １ ０ ｋ Ｖ系 统弧 光 放 电为 例 ，电弧放 电的 发生 过程 如 图 １
对设备几乎无损伤或轻微损伤表1弧光保护与传统电量保护动作时间对比电铜柜缆排l体燃燃i燃烧烧i烧0ms5ms10ms85mslooms150ms2ooros时间4弧光保护原理及系统构成图3电弧燃烧时间与破坏性成正比41弧光保护原理以50ka短路电流产生的电弧为例5ms内弧光达到弧光保护主要动作依据为故障产生的弧光从弧光故最大值lores内压力波达到最大值
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降低 电气事故损失越来越多地受到重视 。弧光放 电事故是

件磁套环 出现不同程度的炸裂 ， 在直流母线出 口， 正负极有明显 的短路现象 ， 换相吸收保护电容器接线也存在不同程度的断线。
目前 ， 内大型 铝电解 系列 多采 用 ４ ６个机 组 ， 国 － 每个整 流 机组 由 ｌ 台变压器 、 ２个整流柜组成 。一般单机组 直流电流 ６ ～ Ｏ １０ Ａ， ０ ｋ 单柜直流 电流 ３ ～ ０ Ａ， ０ ５ ｋ 所有整 流柜并联 连接至直 流大
参 考 文 献
１ 孙余凯等． 电器故障检修技巧与实例． 民邮电出版社 ，０ ５ 办公 人 ２０ ２ 李勇 帆等． 现代数 字办公设备的电源原理与故障检修． 民邮电出版 人
社 ，０ ３ ２ｏ Ｗ０ ．９ １ ７０ — ７
ＭＵ Ｅ为低 电平正常 。测试 Ｋ Ｒ ２吸合 ， Ｔ ＡＬ 双音频信号被 Ｋ Ｒ ２ Ａ Ｌ “ ，ｌ” 短路 ， ５，Ｉ 脚 ６ 信号 发不 出 去 ， 检查 发 现 Ｖ ２的 ｃｅ极 被 击 Ｔ 、
维普资讯
电弧光保 护 系统 的应用
韦应霖
摘要
关键词
阐述铝 电解的事故案例， 分析 电弧光产生的 因素及危害， 介绍 电弧光保护 系统的组成及应用 。
电弧光 整流柜 元件击穿 保护
Ｔ４ Ｂ 文 献标 识码 Ｂ 二 、 弧光 产 生 的 因素 及 危 害 电
中 图分 类 号
随着 电解铝产能的不断Βιβλιοθήκη 加 ，系统扩容 出现 了许多设备事
故， 尤其是近几年投入使 用的高 电压 、 电流机组 ， 大 高压整流柜
发生此类事故 的频率相对较高。
一
、
事故案例及原 因
整流柜 内， 电弧光产生 的主要因素为 ： ①元件损坏 ， 保护不 力造成直流短路 ， 扩大损坏 范围 ； ②绝缘 材料损坏 ； 操作过程 ③ 中的失误或设计安装错误 ； ④过电压 ； ⑤其他物品意外地接触到

弧光保护系统的应用[摘要]由于开关柜弧光短政故障引发中压母线的故障增多，为了减少事故损失，发明了弧光保护系统，其可减少事故所造成的损失，更能避免人员伤亡。

[关键词]弧光短路弧光保护光纤传感器响应时间近年来，随着国内电力工业的高速发展，由于开关柜弧光短路故障引发的中压母线故障也日益增多。

弧光短路产生原因是什么呢？若将两电极接触后再拉开建立了电弧，则维持此10mm 长的电弧只需20V 的电压。

也就是说只要先接触，之后又分开，很可能产生局部温度很高的电弧而成为起火源。

众所周知，弧光短路是配电网中最严重的故障，尤其是发生在中、低压开关柜内部的情形。

由于电弧电阻的原因，短路电流往往达不到过流速断整定值而不能动作快速切断故障。

电弧持续燃烧的结果释放出巨大的能量，从而造成灾难性的后果：开关柜被严重烧毁。

开关柜的弧光短路故障，往往由于没有得到及时清除，发展为中压母线故障，而近年来由于母线故障巨大的短路电流冲击造成主变损坏也不少见，这些事故均造成重大的经济损失，有的甚至造成人身伤亡事故。

弧光事故的发生, 大多是在维护, 安装, 甚至是在简单的检修工作时人为的碰触所造成。

当电流穿透絶缘被导通接地或其它相极的瞬间, 会产生高达40 MW 的能量, 其电弧内部的温度可能达到20,000°C, 此将引起气爆, 产生危险有毒化学物质, 伤及人员甚至于死亡, 损害可谓是相当严重。

国内一些专家也一直强调装设专用中低压母线保护的重要性，以最大限度减少母线故障对设备的损害，提高供电可靠性。

在这种背景下，电弧光保护系统在我国电力系统中的应用开始加速发展。

在IEC298中，指定的内部燃弧时间是100ms，目前市场上的开关柜基本上是按照IEC298标准生产的，其内部燃弧耐受时间即采用100ms。

以下为各种燃弧时间下对设备造成的损坏程度：- 35 ms：没有显着的损坏，一般可以在检验绝缘电阻后投入使用。

- 100ms：损坏较小，在开关柜再次投入运行以前需要进行清洁或可能的某些小的修理。

电弧光保护的应用及技术探讨摘要电弧光在供电系统中的危害已经越来越引起人们的重视，特别是严重威胁开关柜、变压器的安全运行，同时也对操作人员带来了较大伤害。

一种快速切断电弧光的保护就应运而生，为人们提供了解决电弧光的危害指明了一条道路，且这种保护也越来越多的应用于电力系统中。

关键词电弧光；保护；母线；开关柜目前开关柜馈线段保护切除故障时间最短为速断保护，但速断保护不能在电弧光故障发生后100 ms内切除电弧光故障（切除总故障典型动作时间为120 ms～150 ms），当馈线断路器完全断开时电弧光故障已经发展到母线室，导致母线保护动作而造成整段母线供电中断，达不到电弧光故障保护及供电可靠性的要求。

按我国现行的继电保护设计标准，在中低压母线系统中一般不配置专用的快速母线保护。

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，操作错误等原因影响，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。

长期以来，人们对中低压母线的保护重视不够，大多是依赖上一级元件（如变压器）的后备过流保护来切除母线短路故障，导致了故障切除时间长，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。

据报道，我国电力系统中每年中压手车柜就有几百面被烧毁。

究其原因大多是因为没有装设专门的中低压母线保护，未能快速切除故障造成的。

1 电弧光概述电弧光产生的原因：近年来由于中低压段出线路数增加，负荷容量增大，操作频繁以及人为误操作等原因导致电缆绝缘性能日益下降，当系统发生过电压时就有可能彻底破坏绝缘，空气被电离的同时温度随之急剧上升而产生电弧，这种现象被称为弧光放电。

弧光放电一般不需要很高的电压，属于低电压大电流放电。

下列原因可能在开关设备内造成短路故障并产生电弧光，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。

水电工程Һ㊀在中低压开关柜中弧光保护的应用分析李小晖摘㊀要:中低压开关柜作为电能生产与分配的基础设施之一ꎬ使用量逐年增加ꎬ如何保证中低压开关柜安全可靠运行ꎬ降低电气事故损失越来越多地受到重视ꎮ同时ꎬ怎样确保中低压开关柜的运行可靠性与安全性ꎬ减少电气事故的损失是更需重视且急需解决的问题ꎮ基于此ꎬ文章首先将阐述弧光产生的机理与电弧的危害ꎬ然后分析故障保护的原理与系统构成ꎬ最后使用实际的工程案例说明弧光保护在中低压开关柜保护过程中的应用价值ꎬ希望能够提供一定的参考价值ꎮ关键词:弧光保护ꎻ中低压ꎻ开关柜一㊁电弧的产生机理的分析在放电的过程当中ꎬ经常会因为两点之间的电压比介质的绝缘强度高而出现电弧的问题ꎬ只要有充足的能量弥补热损耗ꎬ并始终处在一种适宜的温度下ꎬ电弧就会一直存在ꎮ例如ꎬ１０ｋＶ系统弧光放电的发生过程ꎬ如图１所示ꎮ电弧的形成是当导体之间的绝缘强度不足时ꎬ受强电场的作用而出现分子与原子游离的过程ꎮ在这种情况下ꎬ最接近电极位置空气中的正负电子会加速ꎬ在移动的过程中和其他的空气分子原子产生碰撞并形成新的离子ꎬ同时也会造成弧光与大量热能的产生ꎮ弧光同时也展现出特殊的时间特性行为ꎬ如电网中电压和电流以５０Ｈｚ运行时ꎬ弧光脉冲的光功变化频率为１００Ｈｚꎮ峰值的幅度或许会随着弧光事件的不同而变化ꎬ但是１００Ｈｚ的脉动在所有时间中是固定不变的ꎮ图１㊀１０ｋＶ弧光放电的物理机理图二㊁电弧危害的分析(一)电弧光爆炸电弧光不仅能引起绝缘物质燃烧ꎬ而且可以引起金属熔化㊁飞溅ꎬ构成火灾㊁爆炸的火源ꎻ电气设备本身除多油断路器㊁电力电容器㊁电力变压器㊁充油套管等充油设备可能炸裂外ꎬ一般不会出现爆炸事故ꎮ但是ꎬ以下情况可能引起空间爆炸:周围空气有爆炸性混合物ꎬ在危险温度或电火花作用下引起空间爆炸ꎻ充油设备的绝缘油在电弧作用下分解或气化ꎬ喷出大量油雾和可燃气体ꎬ引起爆炸ꎻ发电机氢冷却装置漏气ꎬ酸性蓄电池排出氢气等ꎬ形成爆炸性混合物ꎬ引起空间爆炸ꎮ(二)对人的危害电弧事故对人的危害主要体现在以下几点:第一ꎬ熔化的金属会渗到人的皮肤中ꎬ导致皮肤金属化ꎻ在高温燃烧的过程中ꎬ产生的粉尘与有毒气体会损害人的呼吸系统ꎻ第二ꎬ高强度的弧光会对眼睛造成伤害ꎬ严重时会导致眼角膜的脱落ꎻ第三ꎬ在弧光电流对人体产生一定作用的时候ꎬ肌肉会不自主的收缩ꎬ也可能会导致皮肤㊁血管以及神经等受到损伤ꎮ(三)对设备的危害在电弧出现的过程当中ꎬ也会伴随有大量的高温高压气体ꎬ并导致开关柜变形或破碎ꎮ此外ꎬ燃烧震动波也会使得开关柜发生剧烈震动ꎬ并让紧固件变松与脱落ꎮ而且高温还会导致电缆燃烧等问题ꎬ严重的时候也会把开关柜外壳的金属融化ꎬ并造成火灾事故ꎮ三㊁弧光保护原理与系统构成的分析(一)弧光保护原理由故障所导致的弧光是弧光保护的关键动作依据ꎬ从弧光故障出现到检测到这一故障总共花费的时间小于ｌｍｓꎮ而且ꎬ想要提高弧光保护的有效性ꎬ也应该要充分考虑故障电流与故障电流增加的量ꎮ具体来讲ꎬ就是对弧光与电流增加时发出的跳闸指令进行检测ꎮ(二)弧光保护系统构成弧光保护的系统包含了弧光主控单元㊁弧光检测等辅助单元及弧光传感器等多个部分ꎮ其中ꎬ弧光传感器可以被安装在开关设备的任意位置ꎬ按照它所处的实际位置对分区进行保护ꎬ并能够通过弧光保护主单元清楚地找到出现故障问题的部位ꎮ这一功能能够缩短断电处理所需的时间ꎬ并在最短的时间内再次恢复供电ꎮ通常ꎬ弧光传感器包括两种布置方法:第一ꎬ一个或是多个弧光传感器按照开光装置的不同分布ꎻ第二ꎬ单一的弧光传感器分布在一个或者是几个室ꎮ第一种方法是单点式传感器ꎬ第二种方法是光纤线式传感器ꎮ四㊁弧光保护应用案例的分析当前ꎬ某化工企业的１１０/１０ｋＶ变电站１０ｋＶＩ段与ｎ段安装了同一台弧光保护装置ꎮ在运行的过程当中ꎬＩ段母线的Ｎ号馈线柜Ｌ１相中发生了单相接地故障ꎬ并逐渐演变成为Ｌ１与Ｌ２相之间的弧光短路故障ꎮ在这种情况下ꎬ当弧光保护装置检测到故障弧光与故障过电流的时候ꎬ立刻断开了Ｉ段母线１０ｋＶ进线断路器ꎮ在故障得到解决并对其进行核查的时候发现ꎬ弧光保护装置所作出的判断与保护措施准确无误ꎬ而且ꎬ相关的保护操作执行得非常及时ꎬ在最短的时间内恢复了供电ꎮ五㊁结语总之ꎬ弧光保护的原理较简便ꎬ动作执行也非常及时ꎬ在预防弧光放电事故方面具有重要的作用ꎬ而且能最大化地防止人员伤亡与设备损伤问题的产生ꎬ确保电力设备的安全与可靠运行ꎮ因此ꎬ未来应该加大对于这一技术的研究力度ꎬ以促进其重要作用的有效发挥ꎮ参考文献:[１]周林ꎬ曹天怡.电弧光保护作为母线主保护在中低压开关柜的应用和讨论[Ｊ].供用电ꎬ２０１６ꎬ３３(１２).[２]李爽.电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用[Ｊ].商品与质量ꎬ２０１９(４).[３]姜洪松.弧光保护在中低压开关柜中的应用[Ｊ].电工技术ꎬ２０１７(２).作者简介:李小晖ꎬ国网海北供电公司ꎮ９９１。

３ ）电网结构 发生 变化 、过 电压等 。
３ Ｒ Ｉ Ｚ Ｎ Ｅ Ｒ ． Ｅ ａ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｙ ｅ 弧光保 护 系统概 述
Ｒ Ｉ Ｚ Ｎ Ｅ Ｒ ． Ｅ ａ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｙ ｅ弧光保 护采 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 ，适
４ ）小动 物进 入开关 柜 内、工 器具等 物件 接触 到
技 术 与 应 用
弧光保 护在 ｌ Ｏ ｋ Ｖ厂 用 电系统 中的应 用
张 伟
（ 二滩水电开发有限责任公 司，成都 ６ １ ０ ０ ５ １ ）
摘 要 简 要 分 析 了 电 弧光 产 生 的原 因 和危 害 。 以锦 屏 二 级 水 电站 为 例 ，介 绍 了 Ｒ Ｉ Ｚ ＮＥ Ｒ ． Ｅ ａ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｙ ｅ弧光保 护 系统 ，分析 了弧光保 护在 锦屏 二 级水 电站 的应用 情况 和遇 到 的问题 ，提 出 了更 优化的弧光保护配置方案。 关键词 ：弧光保 护；厂用 电
１ ） 电弧 光对人 的伤 害 。弧光放 电时 电流 很大 ， 电弧温度 高 达数 千度 ，可 造成 大 面积 的烧伤 ；由于
高温 电弧使周 围金属 熔化 、蒸 发 并渗透 到人 体皮 肤 表层 造 成皮 肤金 属化 ； 电弧 电流 作 用于 人体 ，使 肌 肉产 生 非 自主 的剧 烈收 缩 ，导 致肌腱 、皮肤 、血 管 、 神经 组 织断裂 以及骨 折等 ；弧 光放 电时 产生 的红 外
多 ，主要表 现在 以下 几个方 面 ： １ ）保护 拒动 ，导 致故 障范 围扩大 。
２ ）绝 缘材料 老化 、破损 等 。
脱 ；高 温 电弧可 造成 电缆 燃烧 引起 火灾 、爆 炸等 事 故 ；高温 电弧可 使铜排 、铝排 等器 件迅 速气 化 ，并 产生 大量 有毒 有害烟 尘 ，造成 元器件 严重 污染 。

电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析随着电力系统的不断发展和现代化的需求，对于电力设备的安全性和可靠性要求也越来越高。

而电弧光保护技术的应用，为中低压开关柜和母线保护提供了更为有效的手段。

本文将对电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用进行分析，以期更好地认识和理解这一技术的作用和价值。

一、电弧光保护技术的基本原理电弧是指电流在两个电极之间通过气体产生的放电现象。

电弧光保护技术是利用视觉传感器和电弧光检测器等设备，对电弧放电进行实时监测和检测，一旦检测到电弧光信号，即可触发相应的保护动作，将故障隔离，以避免事故的发生。

1. 电弧光特性：电弧放电会产生明显的光辐射，这种光辐射具有特定的光谱特性，对应不同的放电状态。

2. 视觉传感器：利用视觉传感器来监测电弧光辐射，识别电弧光信号；3. 电弧光检测器：通过光电传感器、滤波器和信号处理器等设备，对电弧光信号进行采集和处理。

4. 保护动作：一旦检测到电弧光信号，系统即可触发保护动作，进行故障隔离和处理。

二、电弧光保护技术在中低压开关柜中的应用1. 中低压开关柜的特点：中低压开关柜是电力系统中重要的配电设备，其主要功能是对电能进行配送和保护。

中低压开关柜在运行中，往往会面临诸多的故障和风险，而电弧光保护技术的应用，可为开关柜提供更为全面和有效的保护。

2. 应用场景：在中低压开关柜中，由于电气设备的运行，如断路器、隔离开关、接地开关等，容易产生电弧放电现象。

一旦发生电弧故障，将给电力设备和人员带来严重的安全隐患。

采用电弧光保护技术，对中低压开关柜进行实时监测和检测，一旦发现电弧光信号，即可触发相应的保护动作，切断电路，确保电气设备和人员的安全。

3. 优势和价值：中低压开关柜是电力系统中的重要设备，其安全性和可靠性直接关系到整个系统的稳定运行和人员的生命财产安全。

而采用电弧光保护技术，不仅可提高电弧故障的及时响应能力，降低故障风险，还可减少因电弧故障引发的事故和损失，具有非常重要的意义和价值。

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)04-0018-04Application and Comparison of New Arclight Protection and ConventionalProductionＰＡＮＣｕｎ(Hefei Tianhai Electrical Technology Co.,Ltd.,Hefei,Anhui230001,China)【Abstract】Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｒｃｌｉｇｈｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｒｉｅｆｌｙ．Ｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｕｓｉｎｇａｒｃｌｉｇｈｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｇｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅａｒｃｌｉｇｈｔｐｒｏ－ｔｅｃｔｉｏｎｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．【Key words】ａｒｃｌｉｇｈｔ；ｔｒａｄｉｔｉｏｎ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ｆｕｎｃｔｉｏｎ１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。