1.1概述

在我國(guó)，中、低壓母線短路故障中，重點(diǎn)設(shè)備和人員傷害主要由電弧光引起，然而，我國(guó)的大多數(shù)中低壓母線沒有設(shè)置快速母線保護(hù)，而只是采用了簡(jiǎn)單的消弧裝置和變壓器后備保護(hù)。這些保護(hù)智能化較低，動(dòng)作速度慢，往往會(huì)延長(zhǎng)故障切除時(shí)間，從而進(jìn)一步擴(kuò)大設(shè)備損壞程度，甚至?xí)稹盎馃B營(yíng)”的惡性事故，沖擊變壓器一次運(yùn)行，影響整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1.2電弧光產(chǎn)生的原因

引起開關(guān)柜弧光短路故障的原因很多，一般分為以下五類

1)絕緣故障：主要是柜中絕緣材料爬距不足，未滿足加強(qiáng)絕緣要求，在臟污環(huán)境，天氣潮濕下發(fā)生絕緣故障。另外，由于絕緣材料材質(zhì)缺陷，運(yùn)行年限較長(zhǎng)的開關(guān)柜，在強(qiáng)電磁場(chǎng)作用下絕緣老化，也可能造成絕緣損壞而導(dǎo)致故障。

2) 載流回路不良：由于一些接頭截面不夠，緊固螺栓松動(dòng)，手車柜觸頭接觸不良，在大電流流過時(shí)引起發(fā)熱，冒火進(jìn)而引起相間，相對(duì)地?fù)舸┑鹊取?

3)外來物體的進(jìn)入：如小動(dòng)物(老鼠等) 進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)部，或維修人員在工作完成后將工具遺留在開關(guān)柜內(nèi)。

4) 認(rèn)為操作錯(cuò)誤：如走錯(cuò)間隔，誤操作，未對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行接地，未對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)電等。

5) 系統(tǒng)方面的原因：如系統(tǒng)容量增大，接地方式改變，電纜應(yīng)用增多，保護(hù)及自控裝置配置不當(dāng)，系統(tǒng)諧振過電壓等。

1.3電弧光的危害

開關(guān)柜內(nèi)的發(fā)生短路弧光的功率可高達(dá)100MW，電弧燃燒所產(chǎn)生的能量與電弧的燃燒時(shí)間及短路電流變化值呈指數(shù)倍增長(zhǎng)，燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓將會(huì)逐步摧毀元器件、銅排以及成列的開關(guān)柜，高明亮的弧光和有毒氣體對(duì)人體也有巨大的傷害。

2.1本系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1、動(dòng)作迅速可靠：

采用了可靠的快速算法，可以在短時(shí)間內(nèi)判斷弧光變化信號(hào)和電流變化信號(hào)并迅速出口，從發(fā)現(xiàn)故障到出口跳閘時(shí)間間隔優(yōu)于10ms，確保開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的弧光在75ms以內(nèi)切除。

2、全數(shù)字化設(shè)計(jì)：

本裝置采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，配置靈活，動(dòng)作精度高，而且排除了由于旋鈕或其他機(jī)械設(shè)計(jì)導(dǎo)致的誤差隱患。

3、保護(hù)原理簡(jiǎn)單、合理

根據(jù)弧光產(chǎn)生時(shí)的特點(diǎn)，裝置采用弧光和電流雙重判據(jù)，判據(jù)簡(jiǎn)單且可以有效的保證動(dòng)作的準(zhǔn)確性。

4、強(qiáng)大的電氣性能：

弧光探頭設(shè)計(jì)、連接線等全部采用耐高溫、阻燃的高分子材料，具有超強(qiáng)的電氣隔離效果。裝置完全滿足EMC的標(biāo)準(zhǔn)，保證了弧光保護(hù)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和動(dòng)作的可靠性。

5、故障信息記錄全面

在故障弧光發(fā)生并引起裝置跳閘后，主控單元或饋線保護(hù)單元可以準(zhǔn)確的記錄弧光探頭檢測(cè)到故障弧光的位置信息，且可以詳細(xì)記錄動(dòng)作時(shí)刻的三相電流值。

2.2弧光保護(hù)系統(tǒng)組成

弧光保護(hù)系統(tǒng)主要由主控單元、弧光采集單元和弧光傳感器組成，為了適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用需求，分為了母線型弧光保護(hù)系統(tǒng)和饋線型弧光保護(hù)系統(tǒng)。

2.2.1 主控單元

主控單元是母線型弧光保護(hù)系統(tǒng)的核心。它檢測(cè)分析故障信號(hào)、接收分析采集單元的弧光故障信號(hào)，并對(duì)兩種信號(hào)進(jìn)行綜合分析判斷。在滿足跳閘條件時(shí)，發(fā)出跳閘指令以切除故障。

2.2.2 弧光擴(kuò)展采集單元

弧光擴(kuò)展采集單元與主控單元配合使用，是弧光保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于采集故障弧光，并將 判斷后的結(jié)果通過高速總線傳遞給主控單元。單個(gè)弧光采集單元可以安裝16路弧光探頭，根據(jù)系統(tǒng)的大小可以任意增減弧光采集單元的數(shù)量。

2.3.3 弧光傳感器

弧光傳感器中的探頭安裝在柜內(nèi)各間隔中，可實(shí)現(xiàn)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、有選擇性的保護(hù)?；」馓筋^作為光感應(yīng)元件，在發(fā)生弧光故障時(shí)檢測(cè)突然增加的光強(qiáng)。主流應(yīng)用分為光纖式弧光傳感器和電纜式弧光傳感器兩種。

1) 光纖式弧光傳感器

光纖式弧光傳感器，前置探頭采集弧光信號(hào)中的特有光譜信息，并通過專用光纖將光信號(hào)傳送給弧光采集單元或主控單元，弧光單元或主控單元完成光信號(hào)的分析處理與采集。

2) 電纜式弧光傳感器

電纜式弧光傳感器，前置探頭采集弧光信號(hào)中的特有光譜，并在探頭處完成光信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換， 輸出 4-20mA 的電流信號(hào)傳送給弧光單元或弧光保護(hù)主控單元。