电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用

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

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。

1.3.2 馈线过流保护闭锁变压器过流保护近年来利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护的应用较为广泛, 与变压器后备过流保护方式相比其动作速度有了一定的提高, 典型动作时间为300~400 ms。

一
得 到以下 ５ 种情况 ：
（ １ ） 设备 绝缘故 障。 目前开关 柜内部空 间越来越小 ， 造成开关柜 中部分绝缘 材料爬 距 不够 ， 绝缘强 度不 足 ， 长 期运行 容易 造成 绝缘 击穿放 电事故 。 （ ２ ） 载流 回路接触 不 良。这类 因素一般 是一 次设备 的连接 部分 不牢靠 引起 的。 （ ３ ） 外来 物体 的影 响 。一般是 老 鼠等小 动物 的进入 或工作 人员工 作结 束后误 将扳 手物品遗 留在开关 柜内部。 （ ４ ） 人为误操作 。由于操作 人员操作 目 的不 清楚 ， 操 作时 精神不 集 中 ， 会造成 误人 其 他带电间隔 、 误操作 等。
２ Ｑ １
Ｑ ： Ｑ （ ）
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｎｅ ｗ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
工 业 技 术
浅谈新型 电弧光保 护 中低压母线 系统 中的应用
于 兴 羽 方 宇 刘 学敏 王 华锋
（ 浙江省衢 州电力局 ， 浙江 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ２ ）
该 型 系统 的必要 性 。
关 键词 ： 中低 压母 线 ； 电弧 光保 护 系统 ； 应用 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ７ ７ ３ 文献 标识 码 ： Ａ
１ 概述
在 电力系 统 中 ， ３ ５ ｋ Ｖ及 以下 电压 等 级 的母线一般 不考虑稳定 问题 ， 因此一般 未装
设单独 的母线保护 。南于 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 等原因 ， 中低压母线 的故障几率 比高压 、 超高压母 线 高得多 。由于人们对中低压母线保护不够重 视， 多采用带有 较大延时 的后备保护来 切除 母线 上 的故障大多 是 因为没 有装设 单独 设置 的专用 中低压 母 线保护 ， 未能快速切除故障造成 的。 ２ 电弧光短路特性分析 ２ ． １ 故 障电弧 产生的原 因 发生在开关柜 内部 的弧光短路 故障 ， 究 其原 因可归纳为两类 ，一类是设备 原因 ， 另 类 是人为原 因。将这 些原 因做具 体分析 ，

电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用的开题报告
一、研究背景
随着电力工业的快速发展，高压电力设备得到广泛应用。

在诸多的高压设备中，中低压母线是一个重要的组成部分，而其保护问题也逐渐成为电力工业研究的热点之一。

传统的中低压母线保护主要采用过电流保护或差动保护等技术，但其对于母线电
弧故障的保护能力相对较低，容易造成设备损坏，影响生产效率。

因此，电弧光保护
系统作为新型的母线保护技术逐渐得到应用，并在电力行业产生了良好的效果。

二、研究目的
本论文旨在探讨电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用，并评估其在保护设备安全、提高生产效率和降低运营成本等方面的优势与局限性。

三、研究内容
1. 中低压母线电弧故障及其保护技术的现状分析。

2. 电弧光保护系统的基本原理和技术指标的介绍。

3. 根据电弧光保护系统的特点，探讨其在中低压母线保护中的应用。

4. 对比传统的过电流保护和差动保护技术及电弧光保护系统的保护能力。

5. 对电弧光保护系统的性能指标及其适用范围进行分析和评估。

6. 根据国内外相关文献和案例，总结电弧光保护系统在中低压母线上的应用现状和发展趋势。

四、研究意义
本论文研究电弧光保护系统在中低压母线上的应用，具有一定的科学性和实用性，可以为相关研究提供实用性的参考。

针对中低压母线电弧故障，通过实验研究和系统
分析，提高电力运维管理水平，减少电力事故的发生，保障系统的持续运行。

对于电
力工业以及相关领域，具有重要的理论与实践意义。

电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用的开题报告题目：电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用一、研究背景和意义：电弧现象是电力系统中普遍存在的一种现象，其会给电力系统带来安全隐患，造成生命财产损失。

针对这一问题，人们提出了电弧光保护技术，旨在检测并及时断开电弧的电路，有效地保护人员和设备的安全。

在中低压开关柜中，电弧光保护被广泛应用，其可通过检测电弧的特征信号，唤醒保护装置在毫秒级别内触发开关断路器，切断电流，从而保护电力系统的安全。

电弧光保护还可在母线保护中应用，以检测短路故障的发生和确定故障位置，在第一时间内采取保护措施，避免事故扩大。

二、研究内容和方法：本研究将围绕电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用展开研究，主要内容包括：（1）电弧光保护技术原理和实现方法的介绍。

（2）中低压开关柜中电弧光保护的应用场景、保护原理、装置选择原则及应用效果等方面的研究。

（3）母线保护中电弧光保护的应用场景、检测原理、位置识别方法及应用效果等方面的研究。

在研究方法方面，本研究将采用文献研究和案例分析相结合的方法，以深入探讨电弧光保护及其应用在电力系统中的具体实现方式和效果。

三、研究进展及预期成果：目前，国内外关于电弧光保护技术的研究已经开始出现，同时，中低压开关柜和母线保护中也开始广泛应用该技术。

通过对相关文献和案例的分析研究，本研究预期得出以下预期成果：（1）掌握电弧光保护技术的原理和实现方法，以及它在电力系统中的应用。

（2）探讨中低压开关柜和母线保护中电弧光保护的应用原理、检测方法、位置识别等问题，提供技术选择和应用建议。

（3）总结电弧光保护技术的应用效果及其对电力系统安全稳定运行的促进作用，为电力系统的智能化、自动化运行提供技术支持。

四、研究时间表：本研究的时间表如下：第一阶段（一个月）：文献调研和数据收集。

第二阶段（两个月）：对电弧光保护技术的原理和实现方法进行研究。

第三阶段（三个月）：对中低压开关柜中电弧光保护的应用进行研究。

电弧光保护系统在中低压开关柜中的应用摘要：实际电力系统运行过程中，由于中低压开关柜自身容量有限，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中的应用进行研究分析是十分重要的。

关键词：电弧光保护系统；中低压开关柜；应用引言近年来，中压开关柜发生内部电弧故障而被严重损坏的事故逐年增加，有的甚至发展成多组开关柜“火烧连营”的严重后果。

实际运行经验表明，开关设备内部产生电弧的原因很多，如结构设计不合理、制造质量不佳、设备材料绝缘老化、机械磨损、运行环境恶劣、维护保养不足、小动物进入或人为误操作等。

所以，除了保证开关设备的制造质量、按照相关规程进行正确维护和操作外，还需配置快速动作的保护装置，一旦放生内部电弧短路故障时能快速切除，最大限度的保护设备和人员免受严重伤害。

1电弧光保护的优势1.1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。

1.2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其他机械设计导致的误差隐患。

1.3保护原理简单、合理根据弧光产生时的特点，装置采用弧光和电流双重判据，判据简单且可以有效的保证动作的准确性。

1.4强大的电气性能故障弧光探头、连接线全部采用耐高温、阻燃的高分子材料，具有超强的电气隔离效果。

装置完全满足EMC的标准，保证了弧光保护系统的整体稳定性和动作的可靠性。

1.5故障信息记录全面在故障弧光发生并引起装置跳闸后，主控单元或馈线保护单元可以准确的记录是哪个弧光探头检测到了故障弧光，且可以详细记录动作时刻的三相电流值以及动作时刻的故障弧光光强。

1.6多种辅助保护功能主控单元不但有弧光保护，还有过流保护，接地保护、断路器失灵等辅助保护，这些保护是弧光保护的合理配置和有效补充。

基于弧光保护的中压开关柜母线保护装置应用技术研究随着社会发展和科学技术进步，高压开关柜逐步朝智能化、小型化、组合式方向发展，但针对现有结构优化后的小型化开关柜内燃弧效应研究成果较少。

本文通过建立仿真模型，分析燃弧期间开关柜内压力、温度分布情况，设置有效防护的保护时间。

故障电压光电流（troublevoltageopticalcurrent，TVOC）型弧光保护是一种采用检测弧光和过流双判据的中压母线保护，具有原理简单的优点，从装置检测信号到熄灭电弧仅需5ms。

本文结合仿真计算及内燃弧试验判定保护装置的有效性，对保护装置的动作特性研究及指导现场應用具有一定参考价值。

标签：弧光保护;电弧故障;ANSYS;弧光检测;引言中压开关柜是电力系统中的重要环节，在工业应用中，中压开关柜的故障会对连续性生产产生影响，最严重的电弧故障还可能给就地操作的人员安全带来隐患。

持续的电弧故障甚至会蔓延，导致变电站内相连的开关柜烧损。

发生电弧故障的开关柜由于受到高温、高强度内部作用力的破坏，往往无法继续使用。

修复或重新采购全新设备需要一定的生产、安装、调试周期，对用户产生直接、间接经济损失以及可能的人员安全等综合性影响。

1主动型弧光保护装置研制1.1TVOC动作原理国内外学者关注电弧故障产生高温、电压降低以及弧光现象，根据这些现象提出电弧探测手段。

电弧发生时照度变化量达到20000%，继电器动作迅速，可满足快速切除断路器的要求。

根据光敏电阻的电阻变化而启动的继电器固有动作时间不超过4ms，控制单元能够在1～3ms内迅速接收反馈信号，快速熄弧单元收到动作指令后在1.5ms内动作。

保护装置动作原理是依靠柜内光照的变化启动继电器而导通跳闸回路。

该装置采用检测弧光和过流双判据，原理简单、灵敏度高。

1.2TVOC装置组成TVOC装置包括传感器、控制单元、扩展弧光检测单元与快速熄弧单元4部分。

熄弧单元通过小车模式安装，与控制单元集成布置在快速灭弧高压柜。

造成 的母 线 短 路 ，可 更 好 地 发 挥 该 保 护 系 统 的效
感器。
Ｓ ＡＬ Ｙ Ｒ Ｐ Ｗ Ｒ ０１ｏ ， Ｍ Ｌ Ｈ Ｄ Ｏ Ｏ Ｅ ２１Ｎ３
Ｎ１９ ｏ５
在 电力 系 统 及 各 工 矿 企 业 的 供 用 电 系 统 中 ， ３ Ｖ 以 下电压 等 级 的 电气 设 备 通 常采 用 柜式 户 ５ｋ 及 ． 内安装 。不装 设 专用 的母 线保 护 。现 在 ，由于 中低 压母 线 上 的 出 线 回路 增 多 （ ５ｋ ３ ｖ一 般 为 ｌ ０回 ，
部 短路 电流 冲击 损坏 的事故 也逐 年增 加 。
缘 件表 面灰 尘 积 聚 ，引 起 绝 缘 破 坏造 成 击 穿 短 路 ； 工 作人 员操 作 失误 ；元 器件 过 电压 ；元 器 件长期 过
目前 ，中低压母 线 的保 护仅 仅采 用有 较 大延 时
的主 变压器 后 备过 流保 护动 作来 切 除母线 故 障 ，并
１ ＶＪ ０回 左 右 ） ０ｋ ； ￣２ ，馈 线 容 量 增 大 ，频 繁 操 作 ，
故 障发 生 时 以产生 的弧 光作 为保 护判 据 的电弧光 保
护 ，其 动作 时 间能 够 控 制 在 ｌ ｓ 内 ，可 较 好 地 ０ｍ 以 解 决这 一 问题 。
负荷变 化大 ，在高原 地 区使 用 时 ，导体相 间距离 往
小水电 ２｜ 第 ３ （ ０！手 期 总第 １ 期 ） ５ ９
技术 交流
电弧光保护 系统在 中低压开关柜 中的应用
杨 益 民 （ 南省 水利 水 电投 资有 限公 司 云 南昆 明 ６０ ３ ） 云 ５２ ３
关 芳 （ 南省 水 利水 电勘 测设 计研 究院 云 南昆 明 ６０ ２ ） 云 ５０ １

弧光保护在中低压系统中的应用探究第一章概述电弧光对供电系统的危害已经越来越受到人们的重视，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的问题。

一种快速切断电弧光故障的保护应运而生，为人们指明了一条解决电弧光故障的道路，这种保护也越来越多的应用于电力系统中。

我国于2004年开始使用进口弧光保护，截至目前约70%~80%新建电厂采用了弧光保护；在企业配用电系统，也大量使用了弧光保护；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。

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。

第二章弧光保护的用途及保护范围2.1.弧光保护的范围：弧光保护是向电气设备提供的保护装置，它具有多角度、多位置、大范围的监控功能和弧光定位功能。

其基本定位是当设备发生弧光短路故障时避免弧光对设备和人员造成伤害。

因此其覆盖的保护范围一般是在开关柜的母线室、断路器室和电缆室。

2.2.弧光保护的用途：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保护，其功能和作用完全满足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，区别于过流保护的是判据不同，但功能相似，且更为灵敏。

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的方式提高可靠性，而且投资省、接线简单、维护方便、效果显著。

第三章采用弧光保护的原因3.1.现阶段采用光保护主要基于以下几方面考虑：3.1.1.国内设计和典型做法：我国目前的典型做法，是变电所6-10kV母线一般不配置专用的快速母线保护，这符合国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》及现行的电力行业规程规范要求。

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。

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：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5个间隔单元。

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个传感器，Q5处1个传感器，Ⅱ母间隔单元5个传感器接至装置2X位置弧光扩展插件的1～7号传感器接口。

Q2处TA接至装置L1三相电流，Q4处TA接至装置L2三相电流，Q5处TA接至装置L3三相电流。

装置出口1跳Q1，出口2跳Q2，出口3跳Q3，出口4跳Q4，出口5跳Q5，出口6作为失灵启动。

DPR360ARC弧光保护系统配置案例二：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10个间隔单元。

配置方案为扩展单元模式，系统结构如下：保护护配置表：由于配置模块化，系统适合不同规模大小的整体电弧光保护方案, 可组成只有一个主控单元的简单母线保护系统，也可以组成包含多个功能单元的具备选择性保护的复杂电弧光保护系统。

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

1 引言近年来，电力系统屡次发生开关柜恶性事故，不仅造成电网设备的严重损坏，还造成了人员伤亡，事故原因大多由于中低压母线上的出线多，操作频繁，导体相间及相地间距离比较近，容易受小动物、设备制造质量、设备绝缘老化和机械磨损、运行条件以及操作错误等因素的影响而发生弧光短路现象造成的。

此外，开关柜内部弧光短路故障还可能波及站用直流系统发展为系统故障。

案例1：湖北某变电站10kV开关柜型号为XGN2-12型，由于10kV 开关柜内螺栓、垫片等部件脱落，引发相间短路，且开关柜未按要求设置压力释放通道，柜内发生三相短路时，电弧产生高温高压气浪冲开柜门，造成2名正在开关柜外进行现场检查的运行值班员被电弧灼伤，其中1人死亡。

案例2：江西某变电站10kV开关柜型号为KYN28-12型，事故原因由于10kV手车式母线PT柜内电压互感器和避雷器一次接线与设计图纸不符，直接连接在10kV母线上，导致拉开10kV母线PT间隔小车后，10kV避雷器仍带电，该站改造工程中，施工人员触碰带电避雷器接线头，造成人员触电伤亡。

变电站中低压母线一般未装设专用的快速母线保护，而是依赖上一级元件的后备过流保护来切除母线短路故障。

所以，为最大限度的保护设备和人员免受严重伤害，除了严格保证开关设备的制造质量、按照相关规程进行正确维护和操作以外，还必须配置快速动作的保护装置，一旦发生内部弧光短路故障能快速切除。

本文首先介绍开关柜弧光造成的危害；其次介绍目前中低压母线保护情况；以及一种新型中低压母线保护系统。

2 开关柜电弧光造成的危害开关设备发生短路故障产生的电弧使开关设备中的压力和温度迅速增加，如不及时切除，将造成重大损害。

1）电弧温度相当于太阳温度的2倍，大约为20000℃，由于过热将导致通牌、铝排熔毁、气化；2）电缆熔毁，电缆包覆层着火；3）过热导致压力上升，是开关设备爆炸，如图1所示；图1：开关设备爆炸4）开关设备强烈振动，使固定元件松脱；5）高温灼烧皮肤，强光刺伤眼睛；6）产生大量的有害气体，伤害呼吸系统；7）爆破音震损耳膜、肺脏；8）碎片飞射，造成人员伤害，甚至死亡。

试析电弧光保护系统在中低压开关柜及母线保护中的应用摘要：在电力系统运行过程中，中低压开关柜以及母线馈线由于自身电容量的限制，极容易在较大电压以及电流环境下，发生短路故障或者是其它问题，对于电力系统的安全稳定运行有着极大的不利影响。

本文主要从中低压开关柜在电力系统运行中的电弧光故障问题特征，以及电弧光保护系统的检测保护原理等方面，对于电弧光保护系统在中低压开关柜以及母线保护中的应用进行分析研究。

关键词：电弧光保护；中低压开关柜；母线保护；电弧光检测；应用；分析开关柜是电力系统变配电部分的重要电气装置设备，在电力系统变配电系统结构部分的应用十分广泛。

在电力系统运行过程中，中低压开关柜装置设备由于受到自身电容值情况的限制，极容易受到较高电压以及电流冲击的影响，从而发生中低压开关柜故障问题，影响电力系统的安全以及稳定运行。

中低压开关柜在电力运行过程中出现的所用故障问题中，以开关柜内部出现的电弧光短路故障，对于电力系统安全稳定运行的影响作用最大，也是电力系统运行中比较严重的一种故障问题。

电弧光保护系统是一种应用电弧光保护原理实现的一种系统保护功能，在对于中低压开关柜的电弧光故障问题保护应用中，不仅可以控制电弧光短路对于开关装置设备的危害情况，还有利于避免电力系统运行过程中，中低压开关柜的电弧光故障问题产生，很大程度上对于电力用户的利益也能够进行保障。

1、中低压开关柜故障问题与原因分析在电力系统运过程中，中低压开关柜的常见故障问题中，对于电力系统安全稳定运行影响比较严重，危害作用比较大的故障问题，主要是中低压开关柜内部由于电弧光短路引起的设备故障以及问题。

1.1 中低压开关柜电弧光短路故障原因分析通常情况下，在中低压开关柜装置设备运行应用中，由于电弧光短路引起的开关柜装置设备故障原因和情况主要有以下几个方面。

首先，中低压开关柜电弧光电路故障问题产生，主要是由于开关柜装置设备本身由于绝缘性能不佳，或者是开关柜的绝缘材料部分在受到脏污、潮湿环境的影响，导致开关柜装置设备在运行应用中，出现绝缘故障，就有可能导致开关柜内部电弧光短路故障问题发生。

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。

弧光保护在中低压开关柜中的应用雷晋摘要:近年来，中低压开关柜的使用越来越普遍。

在此过程中，确保开关柜平稳运行至关重要。

并在此基础上，阐述了由此产生的弧光和电弧事故的危险性，引入弧光保护及母线保护的特点必要性分析，阐述了弧光保护系统的原理和结构。

工程实例证明，弧光保护在中弧光中低压开关柜占主导地位。

关键词:弧光保护;开关柜;过流保护;光传感器低压和中压开关柜是一种配电基础设施，每年消耗大量电力。

中低压开关柜中弧光放电是最严重的事故。

由于电弧电阻过高，故障电流无法达到固定保护值，无法快速关闭电源。

在某些情况下，延迟可能导致无法快速切断故障，弧光故障电流即使达到保护起始值也是如此。

弧光放电不仅会导致断电，而且还会对许多设备造成永久和人身伤害，可能导致无法估量的损坏。

一、电弧的产生机理中低压开关柜是电力和配电的重要基础设施。

近年来，他们的使用逐渐增加。

这对于确保中低压开关柜的可靠性和安全运行以及减少电气事故的损坏至关重要。

对于许多类型的弧光放电来说，电气事故是中低压开关柜的严重事故。

如果使用了电弧电阻，则不需要调整限制电流来设置保护值，这是无法停切断故障。

在某些情况下，即使弧光法的电流与保护的初始值相符，延迟也会妨碍及时消除干扰，因此可能会弧光放电问题，在这种情况下，不仅会导致停电，而且还会对设备和员工造成严重影响，这可能会对企业造成严重影响。

由于放电过程中两点之间的电压大于介质的电阻电压，因此只要有足够的能量补偿热量损失和温度合适，电弧就会保持不变。

例如，10kvV系统的弧光放电过程如图1所示。

当导体之间的绝缘不足时，产生弧光是分子和原子在强力场中游离的过程。

附近的正负电子加速运动，并与其他空气分子和原子碰撞，同时产生电弧光和高热量。

图1 10kV弧光放电的物理机理图二、电弧事故危害弧光最高可达4500℃温度，内部最高可达10000-20000℃。

空气弧光功率为40mW，弧的强照明强度2000多倍以上。

电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用摘要：为提升中低压系统工作质量，减少风险问题出现，在现有工作环境上，必然会设定母线保护，以提升其工作的有效性。

但是在实际的运行操作现状中分析可知，中低压母线的故障必然会导致变压器以及母线开关设备的安全运作受到影响。

为此中低压母线保护就需要得到相关人员的充分认识和理解，寻找出一种符合安全工作要求，且快速有效的保护装置设备，这也是现阶段电弧光保护系统安装管理的主要内容。

为此本文基于中低压母线保护工作特点，提出针对性的电弧光保护系统，以求发挥安全管理要求，提升管理质量。

关键词：中低压；母线；电弧光保护在当前的电力系统环境中，35千伏以下电压等级的母线因为始终稳定运作，因此未能设定专项的母线保护装置。

但是因为中低压母线中所呈现出的线路内容较多，操作较为频繁，三相导体线之间的距离与地面之间的距离相对较近，很容易受到外力因素的影响产生问题，设备的制造质量也会比高压设备更差，设备的绝缘老化以及机械的磨损性较高，运行操作的环境较为恶劣，系统运作的环境条件也会出现变化，人为的操作问题等因素，导致中低压母线的故障问题也会比高压等母线问题更高。

但是长期的发展中，人们对于低压母线的保护关注度不足，多数都是以延时后备保护机制切除母线故障问题，这就会导致故障问题逐渐的扩张，产生严重的危害。

在此背景下电弧光保护系统也随之产生。

一、弧光短路故障的防护措施1、消极防护措施分析当前使用弧光短路故障防护管理的主要目的，是为了限制故障电弧所产生的各种反应。

诸如强化开关柜的结构、密封以及隔离不同的单元室、设定释放板以及泄压的通道等等。

使用这种措施可以全面减少损坏的程度状态。

另外若是通过强化结构的方式深化开关柜的燃弧耐受时间，就需要增设设备费用，导致不必要的资金消耗支出。

2、积极防护措施分析为达到最佳的防护处理，现阶段我们可以通过使用高速专用中压母线保护切除故障的方式，更好地限制故障电弧处理的时间等等，从根本上有效地限制故障电弧问题，消除各种特殊的反应对于设备和人员所产生的危害问题。