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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。
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。
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。
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。
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。
国外在90年代初开始研究弧光故障的现象、机理、危害，并研究各种防护措施和保护方案。
我们推荐的专用中、低压母线保护- 电弧光母线保护，是这些研究成果的综合体现，为目前理想的、成熟的中、低压母线保护解决方案。
它是从国外引进的系统，目前这种电弧光保护已有近2000套系统在电厂、变电站以及工矿企业运行，有近10年的成熟运行经验，运行中从未发生过不正确动作的记录。
该系统具有以下主要特点：1) 动作可靠——采用检测弧光和过流双判据原理。
2) 高速动作——保护动作时间小于1ms，包括断路器分闸的总故障切除时间可保证在100ms以内。
3) 配置灵活——通过弧光传感器实现对保护分区的覆盖。
4) 故障定位——可显示检测到弧光短路点的位置。
5) 可适应各种中、低压母线接线方式提供有选择性的保护应用。
希望大家就开关柜弧光短路故障防护以及中、低压母线保护方案进行探讨。
据早期国外统计资料表明，每年每1000台开关柜就有7台遭到损坏，故障率0.7%。
农村配电网的概率更高，达1.2%。
据《高压开关技术通讯》报道，单是手车柜，我国电力系统某年就有200多面柜烧毁。
由于各国政府的重视和有关指令性文件、规程规定，苏联和欧美等地的开关加装电弧光保护比率，已经超过95％。
国外著名的开关柜生产厂家，如Reyrolle、ABB、Siemens、Schneider、Moeller、Holec等，其中低压开关柜均有配套使用电弧光保护系统。
近年来，随着国内电力工业的高速发展，中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压母线故障也日益增多；另一方面，用户对供电的可靠性要求也越来越高，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，用户也希望可以提供一种造价较低、原理简单、适用于6–35KV的母线保护，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。
电弧光不仅能引起绝缘物质燃烧，而且可以引起金属（铜排、铝排）熔化、飞溅，构成火灾、爆炸的火源。
应用于中低压母线侧的弧光保护系统
中低压母线系统是电力系统中重要的组成部分，其安全稳定运行是保障电力系统正常运行的关键。
在中低压母线的运行中，由于诸多原因，如设备运行不稳定、人为误操作等原因，都可能导致电力系统发生故障，从而造成严重的电力事故。
弧光是指在电流断开时，由于电弧跳跃产生的光照。
在中低压母线运行中，弧光的产生是一种常见的危险因素，它不仅会对设备造成毁灭性破坏，同时也会对工作人员的生命安全造成威胁。
因此，研发出一套弧光保护系统显得尤为重要。
中低压母线侧的弧光保护系统主要由控制主机、断路器及保护感应器等构成。
当有弧光产生时，保护感应器可以快速地感知弧光的存在，然后通过控制主机对相应的断路器进行控制，从而将电路迅速地切断。
这种保护系统操作快速、稳定可靠，在保证设备安全性的同时，尽可能减少了停电时间和维修费用。
在选择弧光保护系统时，应根据具体的电力系统来确定保护装置的类型和数量。
在日常维护和保养时，要定期对保护系统的全部元件和设备进行检查和测试，确保保护系统的可靠性和有效性。
总的来说，中低压母线侧的弧光保护系统是电力系统中非常重要的一项保障措施。
它不仅有效地保护了电力设备的安全性，同时也能保障工作人员的健康和生命安全。
因此，在电力系统建设和维护中，必须高度关注弧光保护系统的建设和完善，以确保电力系统的稳定、高效运行。
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。
浅析电网中低压母线故障新的解决方案【摘要】在电力系统中，变电站的中低压母线是配电网中重要组成部分，由于多方面的原因，中低压母线的故障几率远远高于高压母线。
目前中低压母线由于多方面原因没有装设快速母线保护。
本文针对这一问题，提出了一种新型电弧光保护系统，来解决目前中低压母线无快速保护的问题。
【关键词】中低压母线；快速母线保护；电弧光保护系统0.引言在电力系统中，变电站的中低压母线是配电网中重要组成部分，然而，中低压母线由于出线多，操作频繁，容易受小动物危害，设备制造质量，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率远远高于高压、超高压母线。
近年来，发生多起由中低压母线故障造成开关设备严重烧毁，有的甚至发展成“火烧连营”的事故。
而主变压器由于遭受中低压侧母线故障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，现已引起了各电力公司的广泛关注。
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。
1.电弧的产生及危害1.1电弧现象产生电弧的形成是由中性质子（如空气中的分子、原子等）被游离的过程。
绝缘空间内高强度电场超过3×10 V/m时，就会发生强电场发射和碰撞游离现象，造成整个空间都充满了自由电子和正离子，具有很大的电导，绝缘介质被击穿产生了电弧现象，电路再次被导通[1]。
电力系统由于各种的短路原因可引起弧光，只要系统中不断电，弧光就会一直存在。
1.2弧光危害1.2.1弧光故障对人员的伤害1.2.2弧光故障对设备的伤害1.3电弧光破坏的能力及目前电力设备所能承受的程度1.3.1电弧故障的危害程度取决于电弧能量及持续的时间，电弧产生的能量与I ·T成指数规律快速上升。
总切除时间大于100ms，将会对设备造成不同程度的损害。
如下图所示[1]。
电弧的能量及破坏作用图1.3.2电力设备所能承受的电弧时间目前，各生产厂家所生产的开关柜都是IEC298标准进行生产的，在标准中明确规定了内部燃烧的时间为100ms，也是就是说开关柜所能承受的电弧燃烧时间为100ms。
中低压母线及馈线电弧光保护解决方案
1中低压线路单相接地及电缆室短路弧光保护解决方案
开关柜下部的电缆连接头等部位是绝缘的薄弱环节，容易发生单相接地故障，并产生电弧光。
单相对地击穿又很容易发展成两相或三相对地短路，产生更为严重的电弧光。
此时过电流保护虽可动作，但故障已经对设备造成比较严重的损坏。
针对此类弧光故障，我们推荐如下技术解决方案：
对每条馈线配置1台BS622FD4i4a4o馈线保护单元，该保护单元采用弧光检测和过电流检测（零序电流和A、C相差电流）双判据原理，通过检测电缆室弧光信号和电流突变量（或常量）信号，实现对馈线电缆室接地及短路故障的保护。
BS622FD4i4a4o馈线保护单元可采集线路A、C相差电流、零序电流以及电缆室弧光信号，并提供四个常开跳闸接点（接入保护跳闸回路）和四个弧光信号输入通道，一台馈线保护单元可实现两条线路的保护。
馈线电缆室弧光保护设备配置表：
2中低压母线短路故障弧光保护解决方案
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。
针对此类问题的解决方案为：配置一套BS622电弧光保护系统对母线进行保护。
BS622电弧光保护系统保护配置表：
由于装置采用模块化，因此可组成只有一个主控单元的简单弧光保护系统，也可组成包含多个功能单元的复杂弧光保护系统。
系统采用网线（或光纤）级联或交换机星型连接。
主控单元与电流保护单元、弧光扩展单元、馈线保护单元之间都采用网线（或光纤）连接。
主控单元、弧光扩展单元、馈线保护单元与弧光传感器之间采用专用双绞线（电流型）或专用光纤（光纤型）连接。
本系统通过主控单元和站内监控系统通信，主控单元有2个以太网口和1个RS485接口，通信规约支持IEC61850、IEC103，标准MODBUS RTU协议，可方便地接入站内综自系统，系统构成示意图如下所示：
2.1BS622电弧光保护系统配置案例一：
2.1.1系统组成：
2条电源进线，2台主变，2段母线，单母分段结构，a段、b段均为12个间隔单元（图中省略了一些间隔单元）。
配置方案为主控单元模式，系统结构如下：
2.1.2保护配置表：
2.1.3系统配置说明：
弧光保护系统配置2台BS622主控单元和24个弧光传感器，其中包括Q2、Q4处各1个传感器，Q5处2个传感器，a段、b段其他间隔单元各10个传感器，配置6路跳闸出口。
Q2处1个传感器、Q5处1个传感器和a段其他间隔单元10个传感器接至1#主控单元A01~A12传感器接口。
Q4处1个传感器、Q5处1个传感器和b段其他间隔单元10个传感器接至2#主控单元A01~A12传感器接口。
Q2处CT二次接至1#主控单元I1~I3三相电流，Q4处CT二次接至2#主控单元I1~I3三相电流，Q5处CT二次同时接至1#和2#主控单元I4~I6三相电流。
1#主控单元跳闸出口1跳Q1（作为失灵启动），出口2跳Q2，出口3跳Q5，2#主控单元跳闸出口1跳Q3（作为失灵启动），出口2跳Q4，出口3跳Q5。
2.2BS622电弧光保护系统配置案例二：
2.2.1系统组成：
2条电源进线，2台主变，2段母线，单母分段结构，a段为12个间隔单元，b段为16个间隔单元（图中省略了一些间隔单元）。
配置方案为扩展单元模式，系统结构如下：
2.2.2保护配置表：
2.2.3系统配置说明：
弧光保护系统配置1台BS622主控单元，1台BS622EX6i4o电流保护单元，1台BS622EX16a弧光扩展单元，28个弧光传感器。
主控单元与电流保护单元、弧光扩展单元通过网线（或光纤）连接通信。
可以级联，也可通过交换机星型连接。
BS622主控单元配置12个弧光传感器，其中包括Q2处1个传感器、Q5处1个传感器和a段其他间隔单元10个传感器，接至主控单元A01~A12传感器接口。
BS622EX16a弧光扩展单元配置16个弧光传感器，其中包括Q4处1个传感器、Q5处1个传感器和b段其他间隔单元14个传感器，接至弧光扩展单元A01~A16传感器接口。
Q2处CT二次接至主控单元I1~I3三相电流，Q4处CT二次接至电流保护单元I1~I3三相电流，Q5处CT二次接至主控单元I4~I6三相电流。
主控单元跳闸出口1跳Q1（作为失灵启动），出口2跳Q2，出口3跳Q5，电流保护单元跳闸出口1跳Q3（作为失灵启动），出口2跳Q4。
2.2.4电流保护单元配置说明：
电流保护单元安装在进线开关柜仪表室内，采集3路进线电流信息。
配置2路跳闸出口，分别接至进线柜和变压器进线断路器（作为失灵启动）跳闸回路。
主控单元和电流保护单元、弧光扩展单元通过网线（或光纤）实现高速通信。
由主控单元集中控制，采集电流、弧光信息，发出跳闸命令。
主控单元实时检测与电流保护单元、弧光扩展单元之间的通信情况，若通信异常则即时告警并闭锁该单元并联保护。
通过电流保护单元，可实现多段母线的集中控制，方便监控操作和后期扩展。
本系统最多可接入电流保护单元和弧光扩展单元的总和为17个，大大提高
了系统的扩展性和适用性。
3中低压系统母线室、开关室及电缆室短路故障整体电弧光保护解决方案
BS622电弧光保护系统可以作为中低压母线及开关柜开关室、电缆室的主保护，全面保护母线及开关，做到整个系统无保护死区。
同时采用了保护选择性技术，实现馈线中置柜的电缆室、开关室、母线室等不同位置发生弧光故障时的选择性跳闸。
避免停电范围的扩大化和不必要的设备损毁和人身安全事故发生。
BS622电弧光保护系统保护配置见下表：
由于装置采用模块化，因此可组成只有一个主控单元的简单弧光保护系统，也可组成包含多个功能单元的复杂弧光保护系统。
系统采用网线级联或星型连接。
主控单元和电流保护单元、主控单元和弧光扩展单元、主控单元和馈线保护单元、电流保护单元、弧光扩展单元和馈线保护单元之间都采用网线（或光纤）连接；主控单元和弧光传感器；弧光扩展单元、馈线保护单元和弧光传感器之间采用专用双绞线（电流型）或专用光纤（光纤型）连接。
本系统通过主控单元和站内监控系统通信，主控单元有2个以太网口和1个RS485接口，通信规约支持IEC61850、IEC103，标准MODBUS RTU协议，可方便地接入站内综自系统，系统构成示意图如下所示：
系统构成示意图如下图所示：
3.1BS622电弧光保护系统配置案例
3.1.1系统组成：
2条电源进线，2台主变，2段母线，单母分段结构，a、b段均为12个间隔单元（图中省略了一些间隔单元）。
一次系统接线图如下：
3.1.2保护配置表：
弧光保护系统配置2台BS622主控单元，10台BS622FD4i4a4o馈线保护单元，42个弧光传感器。
1#、2#馈线保护单元通过网线（或光纤）与1#主控单元连接。
6#、7#馈线保护单元通过网线（或光纤）与2#主控单元连接。
1#主控单元配置12个弧光传感器，其中包括Q2处1个传感器、Q5处1个传感器和a段其他间隔单元母线室10个传感器，接至1#主控单元A01~A12传
感器接口。
2#主控单元配置12个弧光传感器，其中包括Q4处1个传感器、Q5
处1个传感器和b段其他间隔单元母线室10个传感器，接至2#主控单元A01~A12传感器接口。
1#馈线保护单元配置2个弧光传感器（安装于电缆室），其中包括Q6处1个传感器、Q7处1个传感器，接至1#馈线保护单元A01~A02传感器接口。
（2#、6#、7#馈线保护单元弧光传感器接入类似。
）
Q2处CT二次接至1#主控单元I1~I3三相电流，Q4处CT二次接至2#主控单元I1~I3三相电流，Q5处CT二次同时接至1#和2#主控单元I4~I6三相电流。
Q6处CT二次接至1#馈线保护单元I1~I2零序电流和A、C相差电流，Q7处CT二次接至1#馈线保护单元I3~I4零序电流和A、C相差电流。
（2#、6#、7#馈线保护单元电流接入类似。
）
1#主控单元跳闸出口1跳Q1（作为失灵启动），出口2跳Q2，出口3跳Q5，2#主控单元跳闸出口1跳Q3（作为失灵启动），出口2跳Q4，出口3跳Q5。
1#馈线保护单元跳闸出口11跳Q6，出口2跳Q7。
（2#、6#、7#馈线保护单元跳闸出口分配类似。
）。
