电弧光的危害

目前人们对中低压母线的保护一直不够重视，或基于供电可靠性考虑，多采用带有较大延时的变压器后备过流保护来切除母线上的故障，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秒，有的甚至达2.0秒以上。

这一动作迪度显然是远远不能满足快速切除中压母线故障的要求，如:开关柜或油屉柜内绝缘损坏产生的电弧，电解行业大电流整流柜整流设备损坏产生的电弧，系统母线发生飞强等。当设备发生拉弧放电现象后，由于母线保护或出线保护动作的滞后，往往使故障发展、扩大，会对设备本身及人身安全造成非常大的伤害，从而造成巨大的经济损失。这需要加以避免或消除。

弧光保护产品概述

近几年在市场上出现的消弧柜，主要的依据的判断原理为电量法，通过检测系统相电压变化，通过投切真空接触器来限制系统故障相电压的方式而工作，可在一定程度上消除6-35kV非有效接地系统中的间歌性电弧带来的危害。但其应用由于受判断原理限制，存在一定局限性，主要表现在:

① 应用范围有限制，必须应用在非有效接地交流系统中，而不适合应用在直流系统或接地系统中。

②采用集中控制方式工作，全网有效，保护范围太广，不能适应特定区域的防护需求;

③只能保护相对地的电弧故障，不能保护相闻短路性电弧故障。 

④动作的快速性和选线的准确性相互矛盾，存在时间配合的限制，不适合做到快速动作。

电弧光发生的原因

中低压电力系统中，设备出线数量多，操作频繁，设备质量差异大，由于以下原因，开关设备经常会发生内部电弧故障， 

①元件损坏，制造缺陷; 

②设备绝缘者化; 

③操作过程中的失误或设计安装错误导致的燃弧 故障; 

④雷电侵装或系统过电压:

⑤其它物品意外地接触到带电部位。

开关柜的故障电弧特性

根掴国外的研究和试验结果，故障电弧的形成及发展，可分为以下4个阶段:

第I阶段:为压缩阶段，持续时间约5-15ms。在这一阶段温度上升，并产生动态压力波。 

第2阶段:为膨胀阶段，持续时间约5-15ms。在这一阶段短暂的时间内，因燃弧区和周围空气之闻存在压力差，开始产生气流。

 第3阶段:为喷射阶段，这一阶段可能持续几百毫秒。在这一阶段由于电弧能量继续输人燃弧点，产生空气流、气流和微粒流。这种强力高速气流的热量及所带的炽热微粒，内部电弧开始形成对外部的影响。

 第4阶段:为热效应阶段,亦即为燃弧的最后阶段。在这一阶段最终包围短路电弧的空气几乎达到电弧的温度。从这一阶段开始，大部分燃弧能量作用于开关设备的固体孝部件，此时开关设备有烧穿爆炸的危险。

系统组成

主要包含如下四大组件组成:

1.电弧光探测器SP-DHG/TC 电弧光探测器由特制的、对特定颜段光谱信号有选择性响应的光电传感器和精密转换电路构成，能将电弧光信号转换为数字量，并通过屏蔽电缆送给电弧光控制器。

2.电弧光控制器SP-DHG/KZ 电弧光控制器采用高速运行的微控制器进行电弧数学模型分析，得到被监测点的电弧故除信息，独立给出动作触发信号，或者依据拨码开关的设置状态，综合过电流快速检测模块给出动作触发信号，动作输出的信号使用快速的大功率 GBT 作为执行部件。每个电弧光控制器可接入四路电弧光探测器，可扩展一个过电流快速检测模块。 

3.集控器SP-DHG/JK集控器带有输人开关最扩展功能及四路快速跳闸出口，可汇集最多达到48个电弧光控制器的动作结果，驱动进线断路零或母线分段断路器跳闸。后台监控机通过RS485总线向主控墨成电弧光控制器下发控制指令，设定系统动作参数。并实时上传故障信息。 

4.过电流快速检测模块SP-DHG/DI 过电流快速检测模块，用于对进线母线电流或联络柜短路电流进行快速判断。通过模块方式插人主控器或电弧光控制器，配合其进行工作，也可以以单独的模块形式存在，独立工作。

工作原理

通过在每一个被检测点均安装一个电弧光探测器，当被保护范围内被监控部位发生电弧光时，将产生特定频讲及特定特征的高强度电弧光，电弧光探器内的高精度电弧频谱感应客检测到电弧的发生。电强光控制将再比较判断其他设置动作条件，如满足则在1mS时间内立即通过电子开关输出动作信号，在5S时间内向被保护线路段的真空断路器发出动作信号，真空断路器将在100mS时间段内完成切断回路供电动作。或者电弧光控制器向集控墨输出动作联络信号，由集控器汇总电流进线单元的过电流动作信号，由集控通过RS485总线向后台传输故障信息。

1.采用分布式多点检测，探测故障点的特定频点光强，且可附加一路电弧超声检测功能，检测点可以随意设置。

2.采用弧光·过电流检测相结合的工作方式，控制逻辑可组合，可拆分，依据具体应用场合及系统，可设置灵活:

3.动作可靠性高，抗环境光干扰能力极强，可探测频谱范围广。与采用裸光纤传输信号方式相比，由于使用特定频点探测，对普通光源的干扰不敏感，对电弧故障的选择判断能力非常强，光信号就地处理，不传输，无光强 度传输损耗。

4.带背景噪音自动检测功能，能有效提高抗于扰能力，减少由于工艺及元件参数带来的测量误兰。

5.过电流快速检测模块融入了高速开关的过流检测的独有的快速电流算法，保证电流判的快速、可靠性。运算时间小于2ms;动作速度极快: 

6.动作快迪，电弧光保护器自带快速输出控制电子接点，动作延时不大于Ims。带探头失效检测功能，可有效避免自身故障带来的功能失效，工作可靠。

为避免以上局限性，产生了另一种基于非电量检测的用于对特定局部区城进行电弧光保护的系统，并最初在欧美等西方国家应用，取得了很好的效果，目前国内市场上也有基于光强检测的电强光保护设备，主要为代理欧美等西方国家产品，其价格高，维护响应慢，多采用检测可见光频段内的光强度信号工作，应用时易受外来强光干扰因此必须附加过电流检测模块配合，或者在运行过程中有禁止强光射的要求。为解决以上问题，我公司研制开发了一种基于全新基于物理最检测工作原理的快速电弧光保护系统 SP-DHG，确保动作时间控制在电弧爆发的第二阶段时问范围内，可广泛应用在中低压交直流接地或非接地系统中，用于对保护点进行电弧检测并快速动作切除故障线路，防止故障扩大。

◆馈线柜快速电弧光保护

 馈线开关柜的电缆连接头等部位是绝缘薄弱环节，故除率比较高，本快速电弧光保护系统采用电弧光控制器加电弧光传感器的组合方式，能够能在燃弧瞬间就发动作指令给馈线开关闸，使故障损失减少到最小。一般只臀简单的恢复绝缘就能将设备重新投入运行，大大减少了停电时间和维修成本，具有很高的经济价值。

◆箱式变电站快速电弧光保护

箱式变电站柜内空间狭小，各类电气设备布置比较景凑，容易发生电弧光事故，可以在箱式变电站内安装电光保护系统，在检测到电弧光故障时迅速跳闸，从而极大的提高箱式变电站的整体安全性。 

◆整流柜中快速电弧光保护

 近年来。整流柜容量的不断加大，由于各种原因引发的整流柜电气事故呈上升趋势。为了减少事故损失，就必须快速切除故障部位，而传统的基于电气量原理的保护无法实现这一点。如采用本快速电弧保护系统，将能很好的解决这一问题。电弧光保护采用故障发生时产生的高强电强光及超声场强作为保护判据，动作时间能够控制在!-4ms内，能够在整流柜内发生弧光故障而柜内压力和温摩急剧增加以前，就可以切除供拾的短路电流，使故障造成的损失控制在单个整流臂内，从而大大减少事故掘失，并十分有利于事故后的恢复。 

◆开关柜内低压母线电弧光保护

 快速电弧光保护系统因创新性的把特定频点的电弧光作为判据引人到保护中，解决了传统保护不方便解决的中低压母线故障，可在重要中低压母线装得良好的母线保护效里。

以比较常见的2路进线，2股母线为例来说明SP-DHG快速电弧光保护在中低压母线的配置方案。每路进线配置一个集中控制器 SP-DHG/JK。每个开关桓上安装一套电弧光控制器 SP-DHG/KZ，每个电弧光控制器 DHG-KZ上最多带四个电弧光探测器 DHG-TC，分布在柜内不同间隔里。主控制器安装在进线柜内，若需要过流判据，可将进线CT接进主控制器的电流采集回路。当任意一段母线出现弧光故障且过流信号同时存在时，对应的主控制器将向该段母线的进线断路器和母联断路器发出跳用动作信号。

◆电弧光控制器外型

 电弧光控制器SP-DHG-KZ在开关柜门上嵌入式安装，面板如图所示:

◆电弧光探测器

电弧光探测器安装在各监测点的合理位置，外形如下图所示。

◆集中控制器外型

集中控制器也采取开关柜嵌入式安装，外型依据具体项目，实际使用的扩充板数量有所变化，以项目实施过程中联络的数据为准。以下为常规尺寸:

◆安装接线或通电调试之前，应详细网读我公司的(SP-DHG快速电弧光保护系统产品使用手册》，了解具体注意事项; 

◆现场安装应遵循电力系统电气安装操作规程。防止出现其他关联事故;

◆集中控制器一般安装在靠近进线断路器的测量柜或进线柜的仪表室门上;

◆电弧光探测器安装在开关柜母线室戚其他间隔内。固定在柜体上，与桓体良好接触;

◆电弧光控制器安装在每台馈线柜或电容相的仪表室门上;

◆过电流快速检测模块根据应用的系统运行方式，通过插板方式，安装在集中控制器或电弧光控制器上。

◆本产品通过QB/2010-01标准规定所有电气性能试验及电磁兼容试验项目，通过了国家级电气质最监督检验中心’的15项电磁兼容检验，严酷等级为IV级，可靠性达到国家规定的有关强制要求。