电弧光保护系统的应用

弧光保护系统在35KV变电站中的应用介绍一种已在我省电网获得应用的用于母线快速保护的电弧光保护系统，阐述了其工作原理和系统结构，总结了其在变电站应用方面的技术要求和配置安装方案。

标签：弧光保护；中低压母线；快速保护；应用引言电力系统中，中低压母线由于出线多、相间及离地间距小、操作频繁、绝缘老化和人为操作错误等原因，发生故障的几率很大。

每年因弧光短路故障所引发的中低压母线事故也日益增多，严重的甚至会烧毁变压器。

现有的变压器后备过流保护、馈线过流元件闭锁进线过流保护等保护方案，由于其保护动作时间过长，均无法满足快速切除弧光短路故障的要求。

电弧在设备上作用的时间越长（>100ms），造成的危害越大。

若能在100ms之内及时切断电源、熄灭电弧，就可以避免设备受到严重损伤。

随着用户对供电可靠性要求的不断提高，根据继电保护快速性的要求，急需在中低压母线上配置一种专用的弧光保护装置。

在电弧对配电设施造成严重破坏之前，能够迅速切断线路，避免事故扩大引发的重大经济损失。

我省目前已在七台河电业局35KV太河变10KV侧安装应用DPR361ARC型弧光保护系统。

电弧光保护提供了8ms的跳闸输出，总故障切除时间可以控制在50-60ms，在电弧燃起之前就可将故障快速切除。

1 弧光保护系统结构及原理DPR361ARC弧光保护系统主要由电源模块、主控单元、电流单元、弧光单元，弧光传感器及光纤导线等组成。

主控单元用来测量和处理电流单元及弧光单元的数据，并根据判断发出跳闸指令和定位报警指令。

主控单元安装在电源进线柜控制面板上。

弧光传感器集中采集弧光信号的紫外频段，过滤普通光线，具有更高的可靠性；弧光传感器采用特制光纤连接传输，光电转换在装置内完成，抗干扰能力强，故障可定位。

弧光检测探头单元就地分散安装于高压开关柜内。

电流单元检测电流的突变量，并送至主控单元进行分析数据处理后，作为系统的电流判据。

电弧光保护系统采用弧光检测和过电流检测双判据原理，在同时检测到弧光和电流增量信号时会启动快速继电器发出跳闸指令，当系统只检测到其中一个信号时，只发出报警信号，其原理如图1所示。

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。

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。

电弧光保护在配电开关柜设备上的应用引言：长期以来，由于设备质量以及外部冲击（雷击、过电压等）导致开关柜内产生弧光故障，发生大面积烧毁配电设备的状况时有发生，这对变电站的安全稳定运行及用户供电的可靠性造成了严重影响。

为避免开关柜内弧在成的危害，衍生出一种在国外被广泛应用、国内已开始使用的新型保护装置（电弧光保护）。

第一章开关柜内弧光短路产生的原因当电流将金属导电体之间空气电离，就会形成弧光短路。

弧光短路会产生高温，在短路状态下，弧光中心的温度可达到9,000℃到19,000℃，会产生辐射，总的辐射在1.5米距离时为1.10W/cm2。

可控弧光短路的典型应用有电弧炉或电焊机。

配电开关正常操作时也会产生弧光。

当开关柜内的弧光因意外发生时，就会造成损伤。

弧光短路可能是发生在配电系统中的最严重的故障。

开关柜内弧光故障产生的原因：人为因素隔离开关误操作、误入带电间隔、工作区未做接地、测试用工具遗留等。

技术因素设备绝缘损伤或老化、操作或雷击过电压、三相接线错误或母线连接错误、灰尘、温度和湿度等环境原因、小动物（如老鼠）进入、腐蚀等。

开关柜内弧光短路的危害当带电金属导体之间或金属导体与地之间的绝缘损坏时就可能发生空气被电离形成电弧光短路，由于空气的电阻较大，其短路电流远小于金属性接触的短路电流，传统正常设置的断路器短路保护可能不动作，致使故障不能及时切除，开关柜内弧光短路发生时将引起电弧燃烧，产生的高温造成爆炸性压力，如不及时切除，极易造成人员受伤和大面积相邻设备烧毁事故。

开关柜发生内部弧光故障能量很大，其产生的能量与电弧的燃烧时间以及短路电流的平方值成正比，产生的短路功率可能高达8-60MW，会产生多种效应：压力、高温、辐射及声响等，可能造成如下的重大损失：图1 弧光短路造成的设备损坏1)开关柜金属壳体因内部密闭空间中忽升的强大压力爆裂。

2)金属导体因瞬间高温而熔化或蒸发，又通过辐射使可燃性材料着火，非可燃性材料分解。

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。

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。

电弧光保护系统在开关柜保护中的应用吴国良, 张良（国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江省金华市321000）摘要：目前变电所内开关柜保护主要采用保护装置动作跳开开关的方式，该方式通过判断二次回路电压和电流大小的来确定是否发生故障，而且保护装置动作往往带一定的延时，无法快速的切除故障。

本文提出的电弧光保护系统是根据故障发生时将在开关柜内产生强度较大的电弧光及较大的电流变化而设计，通过采集开关柜内电弧光强度以及二次电流的大小，作出分析和判断，快速地切除故障，有效地保障人身、电网和设备的安全。

关键词：电弧光保护；电力系统；开关柜0 引言为提高开关柜故障时故障切除速度，有效保护操作人员、电网和设备的的安全[1][2]，我局在110kV熟溪变改造中首次将电弧光保护系统[3][4]运用到变电所开关柜的保护中，本次采用的是RIZNER 公司的RIZNER-EagleEye [5]电弧光保护系统，该系统通过在开关柜内安装光线感应装置和电流采集装置，采集开关柜内光线强度和电流，判断开关柜内有无故障，有效地提高了开关柜故障的切除能力。

1 电弧光保护系统介绍1.1 系统特点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,并可通过编程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。

当RIZNER-EagleEye电弧光保护系统的主控单元或电弧光单元探测到电弧光，同时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。

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。

该系统采用光纤技术向主控单元传输跳闸信号，增强了系统抗干扰能力，跳闸信号可以非常迅速的输出到断路器。

1.2 系统组成1.2.1 主控单元主控单元是RIZNER-EagleEye电弧光保护系统的核心部件，它也能在发生弧光且电流超过定值时输出跳闸命令来保护开关柜。

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。

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。