一种低压电弧限制保护系统的介绍

DIN功能在Masterpact断路器处于闭合状态时，当故障电流大于断路器的最大热限时将不受任何故意延时快速打开，限制电弧释放，保护断路器本身及设备和人员安全。
图3 DIN是Masterpact MT H2、H3和L1断路器的标准配置
在接通短路时，Masterpact断路器的内部机械部件尚在运动中，断路器实际承受电弧的能力也较低，断路器将在大约11毫秒切换到DIN状态脱扣，保证快速熄灭电弧。
限制电弧能量的关键是减少弧闪持续时间，电弧闪光事件持续时间越短，释放的能量越少，对于附近的人员造成的危险就越小。然而大多数电气设计都会让上下级断路器之间保护具有选择性，设置上游保护装置的故障动作延时或者整定较大的故障动作电流，下游保护产品设置较低的动作电流及较短的动作时间。这样的设置是为了在故障发生的情况下，下级断路器首先保护开断而不影响上级断路器正常运行，最大限度地减少受电力故障引起的电力中断负载数量。在重要的供电场合，在故障发生后的维修期间，维修电工也通常倾向于断开最接近故障点的保护装置以减少停电面积。
现代低压框架断路器通常装备使用微处理器电子脱扣器，以实现各种复杂的脱扣曲线设置和选择性保护。完整的过程包括故障电流的数据采样，通信，计算&逻辑判断，动作指令输出等步骤，执行相应步骤的程序代码会导致脱扣时间延迟，尤其是在断路器闭合故障回路时需要等待微处理器通电启动完成才能执行相应保护。但是，电弧闪光保护系统必须要求断开速度，甚至要超过断路器的正常瞬时断开时间，这就要求限制电弧能量的断路器需要直接经由旁路的高速模拟电路直接执行脱扣指令，绕过断路器数字化时间延迟。
一种低压电弧限制保护系统的介绍
摘要：介绍一种低压电弧限制保护系统的功能及运用
关键字：选择性保护；电弧；微处理器电子脱扣器；电弧能量限制
随着国民经济和城市化建设的快速发展，我国电网容量呈现出高速增长态势，作为电力系统重要的成套开关设备应用也呈现迅速增长。电弧是造成低压设备和操作人员安全事故的主要原因，尤其在带电操作维护低压配电设备时操作工的人身安全更多依赖于被动的个人防护及设备的机械防护。国内目前对于主动降低故障条件下的燃弧能量的讨论不多，本文介绍一种低压断路器保护实现的电弧限制技术，降低弧光以达到主动降低电弧对设备及其人员的伤害的目的。
如图4所示的典型应用，如果塑壳断路器需要维修，有2个选项：1.可以对断路器进行现场维修。2.也可以通过NRX系列切断电源，从而切断所有电路的电源。
通过ARMS，操作电工可以激活框架断路器的维护模式并带电实时维护塑壳断路器，而无需关闭所有电路，当系统出现故障时，NRX系列产品可以更快地跳闸，减少电弧闪烁量，为维修人员提供最大限度的保护。
2.EATON公司ARMS?闪弧限制维护系统
EATON公司装备了ARMS?的断路器可以降低闪弧导到的安全风险，并减少停机时间
ARMS?断路器配备了一个维护开关，操作电工可以在断路器本身或远程上激活该开关。
当这个模式被激活，断路器脱扣器切换到模拟电路，以提高反应时间。如果发生短路事故
开断时间被限制在40ms以内，电弧能量的量会大大减少（至1/5甚至更少），相比大多数框架断路器需要100-150ms才能完全断开。
图1不带弧光保护的分断时间图2带弧光保护的分断时间
通常ZSI区域选择性联锁可以实现一定程度的电弧能量限制，优势在于它无需在维护前激活维护模式提供了自动操作的可能，但它不能电弧能量降低到最理想的程度。
通过在上游主馈线断路器和下游馈线断路器之间互连“使能/禁止”信号。如果短路故障发生在下游线断路器的保护回路，下游断路器向上游通信节点发送“禁止”信号，告诉上游断路器等待并允许下游断路器清除故障。此时上游主断路器将保持时间延迟并在故障期间不动作。如果在上下游断路器之间发生故障，下游断路器没有检测到任何故障电流，那么它也不会向上游节点发送“禁止”信号，因此上游断路器将绕过内部时间延迟并瞬间跳闸。快速的开断决策一定程度上减小了两级断路器之间发生的故障时释放的电弧能量，但是由于通信和代码执行逻辑判断的延时，电弧能量可能还是达到危险的水平。而且一些断路器制造商在提供手动开启维护模式时会禁用ZSI信号，这将导致上游断路器在故障期间按照本地设置参数正常跳闸，无法保证通过ZSI实现的电弧能量降低。更好的方法是综合ZSI和真正的电弧降低的保护系统，该系统利用断路器的旁路模拟电路，实现快速脱跳闸。
然而，这样的设置和操作造成了上下级保护装置之间发生故障时电弧燃烧时间长的风险，例如当上下两级保护装置之间发生短路故障，下游保护装置由于故障点在前端根本不会动作，而上游保护装置整定了较大的动作电流及延迟动作时间，将导致电弧持续时间较长，产生巨大有电弧能量爆发，带来火灾及人员伤害等风险。
良好wenku.baidu.com电气设计和训练有素的操作电工可以使用各种工具快速中断弧闪，比如：具有闪弧限制的系统设置或实现快速分断的保护装置。具有闪弧限制或快速分断的馈线保护装置使技术人员能够在操作带电设备时暂时禁用上游的保护延迟，以便缩短闪弧事件的时间并限制它们释放的能量。
DIN/DINF的典型功能&应用：
?当闭合非常高的故障电流时，当断路器开始闭合操作时，DINF功能打开。
?根据闭合和闭锁断路器的性能设置符合DINF保护等级（如：90kA峰值）。
?在断路器闭合过程中，配重部件将自动产生相应延时，主电路建立后，DINF将在11ms后改变状态。
?DINF切换到DIN模式，根据电动断路器的承受能力设定保护水平（例如：190 kA峰值）。
ARMS的激活可以在本地或远程执行。通过脱扣单元中的一个触点外接的蓝色指示灯提供启用维护模式的指示，在维护工作完成后应当重置。通过简单的操作，ARMS可以仅在执行工作所需的时间内启用，并在正常情况下保持过电流协调。通过限制电弧闪光能量，提高人员安全，降低事故能量水平，同时也可以降低个人防护用品的要求，改善工人的舒适度和机动性。减少停机时间也可以因此减小，因为工人可以排除下游设备故障，而不需要切断整个电路的电源，一旦发生故障，设备损坏有限，用户可以在短时间内重新充电。
下面介绍2种成熟的断路器限制电弧能量快速分断技术，可以极大程度的降低电弧能量。
1.施耐德Masterpact框架断路器的自保护脱扣功能
DINF（make -current release）是Masterpact的电子脱扣器的一种脱扣功能，当负载侧已经发生短路，断路器在闭合电流超过预定值时，使断路器在闭合操作中不受任何故意的延时而快速打开，当断路器处于闭合位置时失效。