REA10系列型弧光保护系统在中低压母线上的应用探讨
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
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
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。
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用2008年第26卷第2期内蒙古电力技术INNERMONGOLIAELECTRICPOWER53电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用ApplicationofElectricArcProtectioninIntermediateandLowV oltage SwitchCabinetandBusBarProtections樊建军.张景玉,李硕(1.乌海电业局,内蒙古乌海016000;2.海勃湾发电厂,内蒙古乌海016034)[摘要]分析了现有的中低压母线保护方案及存在的问题,介绍了一种新型中低压母线保护装置电弧光保护的原理,特点及其在鸟海电网中的应用情况.该装置的应用,填补了鸟海电网中低压母线没有快速保护的空白,提高了系统安全运行水平.『关键词1中低压母线保护;开关柜;电弧光保护;应用分析f中图分类号】TM77[文献标识码】B『文章编号11008—6218(20o8)02—0o53—03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35kV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100ms,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100ms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100ms.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110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2S,动稳定时间为0.25s.但表1不同燃弧持续时间下对设备造成的损坏电弧燃烧时间/ms设备损坏程度351o0500没有明显的损坏,一般可以在检验绝缘电阻后投入使用.设备损坏较小,在开关柜再次投入运行以前仅需要进行清洁或可能的某些小的修理.设备损坏很严重,现场工作人员可能受到严重伤害,必须更换部分设备才可以再投入运行.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2S以上,距变压器的动稳定时间要求0.25S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1.0～1.4S,有的甚至更长,达2.0S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,典型动作时问为300～400ms.但对于要求100ms以内切除故障的,显然【收稿日期】2008—03—25【作者简介】樊建军(1977一),男,内蒙古人,毕业于内蒙古工业大学,在读工程硕士,助理工程师,现从事电网调度工作.54内蒙古电力技术2008年第26卷第2期不能满足要求.1-3.3采用环流原理的高阻抗母线保护这种保护方式典型的保护动作时间为35～60ms.考虑到断路器的分闸时间,这一动作速度对要求100ms以内切除故障来说也慢.并且这种保护方式的接线复杂,对TA的质量要求高,安装在有很多出线的6～35kV母线上非常困难,也不经济.此外,由于其保护范围受到TA安装位置的限制,不能保护到发生故障几率较高的电缆室电缆接头处的故障.因此并不适合应用于中低压母线保护.从实际应用情况来看.现有的保护方式显然不能满足快速切除母线故障或保护覆盖范围的要求, 因此,在中低压母线和开关柜装设一种快速的母线保护是必要的,也是迫切的.2V AMP221新型电弧光母线保护系统2.1V AMP221电弧光保护原理电弧光保护原理很简单,主要动作依据为故障产生的两个不同因素:弧光及电流增量.当同时检测到弧光和电流增量时发出跳闸命令.也就是说,当系统发生故障时,弧光传感器将弧光信号转化为电信号,通过I/0辅助单元传给主单元,主单元再通过检测电流信号并且达到启动值,即发出跳闸信号.保护原理见图1所示.来自弧光传感器厂_]L>I断塑Trio,塑≥1&路器l:l图1电弧光保护原理示意图2.2V AMP221电弧光保护系统结构V AMP221电弧光保护系统结构如图2所示,其主要部件组成如下.2.2.1主单元主单元包含有电流检测和断路器失灵保护,它通过检测短路电流和来自弧光传感器的动作信息, 并对收集的数据进行处理,判断,发出跳闸信号以切除故障.该系统在同时检测到弧光和过流时发出跳闸指令.在进线断路器未能动作切除故障时,它将启动断路器失灵保护逻辑,发出跳闸指令给上级断路器切除故障.此外,主单元根据辅助单元传送来的弧图2V AMP221电弧光保护系统组成框图光传感器的动作信息和温度传感器测量的温度,提供弧光故障点的定位和温度报警信息.2.2.2辅助单元辅助单元安装在开关柜中,当系统发生弧光故障时,辅助单元收集来自弧光传感器的动作信息并传送给主单元,在主单元上显示辅助单元和弧光传感器的地址编号,有利于及时检修和排除故障. 2.2-3弧光传感器弧光传感器安装在开关柜各间隔室中,可实现对由简单到各种复杂接线中,低压开关柜提供有选择性的保护.弧光传感器作为光感应元件,将检测在发生弧光故障时突然增加的光强,并将光信号转换成电流信号传送给辅助单元.2.2.4便携式弧光传感器其功能和性能与前述弧光传感器相同,差别只是它可以在连接电缆允许的范围内随意移动.它可以临时连接到辅助单元上,通过安置在离工作地点较近的地方(比如挂在胸前口袋上)用于增强运行操作人员在带电维修开关时的安全性.2.2.5温度传感器温度传感器可用于监视开关柜内部的关键部件(比如母线接头)的温度,在超过其整定值时主单元可发出报警信号.3V AMP221电弧光保护系统在五福变电站35kV母线保护中的应用保护对象是该变电站的35kVI,II段母线.整套系统由主单元V AMP221,电流辅助单元V AM4C, 辅助单元V AM10L,弧光传感器V A1DA和连接电缆组成,接线原理见图3.在每个开关柜母线室内安装1个弧光传感器,在母联断路器和母联隔离车安2008年第26卷第2期内蒙古电力技术55V AVⅡ段夔囊囊囊囊编TV曩囊囊囊囊rrV图3乌海局五福变电站35kV弧光保护接线原理图装1个弧光传感器,在母线桥加装3个弧光传感器, 在TV柜内安装2个弧光传感器,通过辅助单元V AM10L把采到的弧光信号传送给主单元V AMP221.系统配置V AM4C用于提供过流判据.主单元V AMP221和辅助单元V AM4C可安装在进线柜上,辅助单元V AM10L可安装在馈线柜上.具体配置方案为:35kVI,II段母线采用1套电弧光保护系统.配置主单元V AMP2211台,电流辅助单元V AM4Cl台,共有20面开关柜,需配置26个探头式弧光传感器,4个辅助单元VAM10L. 当弧光传感器采集到弧光信号,主单元V AMP221或辅助单元V AM4C采集到进线过流信号时,将启动跳闸继电器跳开进线断路器,同时将动作信号(硬接点)传递给后台监控系统.系统拥有完善的自检功能,能实时在线自检,系统自检告警信息可以在装置上看到,也可通过主单元的告警继电器送到后台.当任意一段母线出现故障时,都只会跳开该段母线的进线断路器,其他段母线仍会正常运行在母联开关运行时,跳开故障母线进线断路器和母联断路器.其中弧光判据的启动条件为:光强度超过8000lx,电流超过最大负荷电流.V AMP221电弧光保护从开始投入运行至今,系统运行状况良好.其优点为:(1)系统调试稳定,实验合格.保护正确动作率100%.(2)系统运行稳定可靠,未出现过误动作现象,符合系统设计要求.(3)系统引进了芬兰V AMP公司生产的弧光保护装置,消化吸收好,原理简单明了,易于掌握.(4)系统结构设计合理,实现了与原有保护系统的无缝连接,很好地保证了该系统的可靠性和实用性4结语电弧光保护能快速切除中低压母线故障,保证输配电网的安全运行.目前,乌海电业局五福变电站,宝山变电站35kV母线已安装了V AMP221电弧光保护,运行效果良好,并可作为参考,广泛地应用在其他中低压母线上,发挥其应有的作用.[参考文献1[1]陈新.预防主变压器因外部短路引起损坏事故的对策【Jll 电力安全技术,2002,(12).[2]潘贞存,王葵,杜世双,等.中低压母线加装专用继电保护的必要性和几种方案的探讨[J1.电网技术,2002,(9).[3]A.deJongh.Re—V AMPYourBusBarProtection[M]. Transmission&DistributionW0dd.2001.编辑:郭昆。
中低压母线电弧光保护闭锁快切装置技改技术研究
中低压母线电弧光保护闭锁快切装置技改技术研究作者：杨付生来源：《科学与财富》2015年第27期【摘要】：宁夏国华宁东发电有限公司6kV母线电弧光保护动作不闭锁快切，母线故障将存在故障母线二次冲击的隐患，技改电弧光保护装置闭锁快切装置的功能，能有效控制隐患。
【关键词】：电弧光保护；闭锁；技改；研究。
Guohua east ningxia ningxia power generation co.， LTD. 6 kv bus electric arc light protection action not locking quick cutting， busbar faults will be the hidden trouble of the faulty bus bar secondary impact， technological upgrading the function of the electric arc protection device atresia fast cutting device， can effectively control the hazards.0引言电弧光保护属于新一代保护产品，在2005年以后国内新建电厂广泛应用，它作为6kV母线的主保护，动作时间控制在40ms以内。
而当前阶段绝大部分设计院在设计时均未考虑电弧光保护闭锁快切装置功能，新建电厂采取设计变更或技改实现闭锁。
本文以国华宁东电厂6kV 母线电弧光保护闭锁快切技改进行研究，提出技改的必要性，技改方案及相关注意事项，以期对类似的新建电厂在考虑保护配置问题中提供借鉴与参考。
1厂用电弧光保护现状分析1.1 中低压母线保护的配置情况中低压母线发生短路故障对设备及人身造成极大的危害，有的可能引发连锁事故。
但是，按照我国现型的继电保护设计标准，在中低压母线系统一般不配置专用母线保护，而是依赖于上一级元件（高厂变或启备变）后备的复合电压分支过流保护来切除故障母线，但后备保护的延时加大了设备的损害程度。
弧光保护在中低压系统中的应用探究
弧光保护在中低压系统中的应用探究第一章概述电弧光对供电系统的危害已经越来越受到人们的重视，特别是严重威胁开关柜、变压器的安全运行、同时也对操作人员带来了较大伤害的问题。
一种快速切断电弧光故障的保护应运而生，为人们指明了一条解决电弧光故障的道路，这种保护也越来越多的应用于电力系统中。
我国于2004年开始使用进口弧光保护，截至目前约70%~80%新建电厂采用了弧光保护；在企业配用电系统，也大量使用了弧光保护；一些省、市电力公司已下发专题文件，指出弧光保护的重要性，并强调必须安装。
可见，弧光保护的重要性已被人们逐渐认识和了解，不久的将来弧光保护将与传统常规保护并驾齐驱，在保障电力系统的安全和可靠性方面，发挥越来越重要的作用。
第二章弧光保护的用途及保护范围2.1.弧光保护的范围：弧光保护是向电气设备提供的保护装置，它具有多角度、多位置、大范围的监控功能和弧光定位功能。
其基本定位是当设备发生弧光短路故障时避免弧光对设备和人员造成伤害。
因此其覆盖的保护范围一般是在开关柜的母线室、断路器室和电缆室。
2.2.弧光保护的用途：目前弧光保护主要用于中压（６～３５ｋＶ）母线系统和开关柜内作为母线或馈线的保护，其功能和作用完全满足并优于现有各种原理的母差保护，可保护整段母线；当用于馈线柜保护时，可与过流保护配合作为开关柜的主保护，区别于过流保护的是判据不同，但功能相似，且更为灵敏。
当前大量采用的铠装金属封闭高压开关柜和抽屉式低压开关柜，由于元器件紧凑、空间狭小、爬电距离不够、运行条件恶劣、容易受到灰尘的污染而更易引起弧光放电，可选用弧光保护并结合传统保护的方式提高可靠性，而且投资省、接线简单、维护方便、效果显著。
第三章采用弧光保护的原因3.1.现阶段采用光保护主要基于以下几方面考虑：3.1.1.国内设计和典型做法：我国目前的典型做法，是变电所6-10kV母线一般不配置专用的快速母线保护，这符合国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》及现行的电力行业规程规范要求。
电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用
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。
电弧光保护在中低压母线保护中的应用
１ １ ０ ｋ Ｖ瑞 金变采 用 的 Ｒ Ｅ Ａ Ｉ Ｏ 一 弧光 保 护 系统结
构 如 图 ２所 示 。
・
７ ３・
贵州电力技术
第ｌ ７卷
５１ ） Ｌ
Ｒ队
１ ０ ５
ＲＥ ＾Ｉ Ｏ １
Ｒ Ｅ＾ Ｉ Ｏ ５
图２ １ １ ０ ｋ Ｖ瑞 金 变 Ｒ Ｅ Ａ ｌ ０ 一 弧 光 保 护 系统 组 成 框 图
．
检测 到过 流信 号 和扩展 单元 ｓ ３检测 到故 障 时 ， 就 跳
开断 路器 ４ Ｄ Ｌ 、 ０ １ ０ （ Ｓ １执 行 ） 和０ ２ ０ （ Ｓ ２执 行 ） 。相
应地 ， 当 Ｍ３和 ｓ ２同时 检测 到故 障时 装 置检 测 到 弧
光时 ， 就 跳开 断路 器 ５ Ｄ Ｌ和 ０ ２ ０ （ Ｓ ２执 行 ） 。这 样 的
１ ． ２ 馈 线 过流保 护 闭锁 变压 器过 流保 护方 案
２ １ １ ０ ｋ Ｖ瑞金 变 新 型 电弧 光保 护 系统 的
应 用
厦门 Ａ Ｂ Ｂ公 司 Ｒ Ｅ Ａ ｌ ０ 一 弧光 保护 系统 是一 种快 速可靠 的专用 中低 压 母 线 保 护 系统 ， 它采 用 检 测 弧 光和 主变 低压侧 过 流双 判据 ， 具有 原理 简单 、 动作 可
规母差保护投资大， 对电流互感器的要求高 ， 安装在 １ ０ ｋ Ｖ至 ３ ５ ｋ Ｖ母 线上有很 多 困难 ， 也很 不经济 。此
外， 由于其保护 范围 由于受 到 Ｃ Ｔ安装位 置 的限制 ， 不
图１ １ １ ０ ｋ Ｖ 瑞 金 变 系 统 结 构 图
能保护到发生故 障几率较高的电缆室 电缆接头处 的 故障。因此也不适合中压母线保护应用 。
电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用
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。
弧光保护系统在变配电中的应用
弧光保护系统在变配电中的应用发表时间：2018-08-17T10:06:35.053Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：王红美[导读] 摘要：本文分析了中低压设备运行存在的问题，对中低压母线弧光保护装置的系统构成和保护原理和进线了分析，结合实际使用情况，探讨了在变电所和配电所两种主接线方式下电弧光保护系统的配置方案，以期得到更广泛的应用。
（中国铁路设计集团有限公司天津 300251）摘要：本文分析了中低压设备运行存在的问题，对中低压母线弧光保护装置的系统构成和保护原理和进线了分析，结合实际使用情况，探讨了在变电所和配电所两种主接线方式下电弧光保护系统的配置方案，以期得到更广泛的应用。
关键词：弧光保护；电弧光；传感器；主控单元 Abstract：This paper analyzes the problems existing in the low voltage equipment operation，the arc protection device system constitution and the protection principle and into the line analysis t about the low voltage bined with the actual usage，in substation and power distribution is discussed under two kinds of main electric connection lines configuration scheme of electric arc protection system，in order to get more extensive application.Keywords：arc protection；electric arc；sensor；control unit。
关于在中低压开关柜加装电弧光保护的通知
云南电网公司文件云电生〔2010〕219号关于在中低压开关柜加装电弧光保护的通知各供电局、送变电工程公司、火电建设公司、电力研究院、电力设计院:为了有效抑制35kV和10kV母线和断路器故障引起主变压器损坏事故的发生，要求在110kV变电站35kV和10kV开关柜配置电弧光保护，作为35kV和10kV母线的快速母线保护。
现将有关要求通知如下：一、电弧光保护主要技术要求1. 电弧光保护应选用通过公司入网检测的性能可靠的产品。
2. 电弧光保护应能接入主变中/低压侧电流作为辅助判别元件，以防止误动。
电流判别元件采用三相电流检测方式，整定值应按躲过该主变实际最大负荷电流整定，推荐设置为1.1-1.3In。
—1 —3. 电弧光保护主单元采用弧光＋电流综合判据。
动作后瞬时跳开主变进线断路器。
4. 电弧光保护应至少能提供“电弧光保护动作”、“电弧光保护故障”的硬接点信号至计算机监控系统。
5. 电弧光保护的出口跳闸继电器应满足启动功率不小于5W、动作电压介于55%-70% U e、动作时间不小于10ms的反措要求。
6. 电弧光传感器可采用透镜型传感器或点传感器。
二、电弧光保护配置方案电弧光保护作为35kV和10kV母线及开关柜内部故障的快速保护，按母线段配置。
即每段母线配置一台主单元、若干台扩展单元，若干电弧光传感器。
具体需要配置的扩展单元台数应与电弧光传感器的数量相匹配。
三、电弧光保护安装方案1.电弧光传感器装设位置如下：KGN柜：按照保护母线隔室、母线侧隔离刀闸室的原则进行安装，在上侧中部，既保证足够的绝缘距离，同时又有足够的角度能检测到柜内弧光。
对于35kV开关柜，应在母线隔室、母线侧隔离刀闸室各安装一个电弧光传感器，安装位置见附图1。
对于10kV开关柜，若母线与母线侧隔离刀闸同在一室，则只安装一个电弧光传感器，安装位置见附图2；若母线与母线侧隔离刀闸不在同一室，则需分别安装。
KYN柜：仅在母线隔室进行安装，在上侧中部，既保证足够—2 —的绝缘距离，同时又有足够的角度能检测到柜内弧光，安装位置见附图3。
中低压母线及馈线电弧光保护解决方案全解
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）。
中低压系统母线装设弧光保护的必要性
中低压系统母线装设弧光保护的必要性吴院生【摘要】中低压母线保护目前的现状一般不配置专用的快速母线保护是符合国内的典型设计做法.通过对2015年发生的两起事件进行比较,结合保护的原理及动作时间分析原因,说明中低压系统母线装设弧光保护的必要性.中低压系统母线装设弧光保护可使开关等主要设备损失降到最低,为变电站无人值守及坚强智能电网的建设提供必要的保障.【期刊名称】《贵州电力技术》【年(卷),期】2017(020)005【总页数】3页(P83-84,30)【关键词】中低压;母线;弧光保护【作者】吴院生【作者单位】贵州创星电力科学研究院有限责任公司,贵州贵阳550002【正文语种】中文【中图分类】TM772015年6月14日20时39分110 kV龙山变1、2号主变低复流T1动作，支柱瓷瓶损坏3个，三相母排不同程度受损，0102间隔柜门观察窗玻璃损坏。
2015 年07 月06 日20 时25 分，110 kV 小屯变10 kV 母线弧光保护动作，开关柜母线连接螺栓和隔离板均有被电弧灼伤的痕迹，开关柜间套管表面、A、B 相触头盒表面碳化，外观未见异常，各项电气试验合格。
通过比较这两起事件可以看出中低压系统母线装设弧光保护的必要性。
厂用/配电系统的6 kV(10 kV)母线一般不配置专用的快速母线保护是目前国内的典型设计做法，是符合国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92)及现行的电力行业规程规范要求的。
这一设计规范导致了目前中压开关柜没有专用母线保护。
即专用母线保护可用可不用，究其原因是中压母线故障绝大部分情况下“没有系统稳定性的问题”。
目前中低压系统母线普片采用的保护方案大致有三种：1)变压器后备过流保护方案；2)馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案；3)环流原理的高阻抗母线保护方案。
但三种方案基本难以在100 ms以内做到切除故障。
2015年6月14日20时39分110 kV龙山变1、2号主变低复流T1出口(动作电流I=17.63A，一次侧7052A)，跳开10 kV分段010断路器跳闸。
电弧光保护的应用及技术探讨
电弧光保护的应用及技术探讨摘要电弧光在供电系统中的危害已经越来越引起人们的重视，特别是严重威胁开关柜、变压器的安全运行，同时也对操作人员带来了较大伤害。
一种快速切断电弧光的保护就应运而生，为人们提供了解决电弧光的危害指明了一条道路，且这种保护也越来越多的应用于电力系统中。
关键词电弧光；保护；母线；开关柜目前开关柜馈线段保护切除故障时间最短为速断保护，但速断保护不能在电弧光故障发生后100 ms内切除电弧光故障（切除总故障典型动作时间为120 ms～150 ms），当馈线断路器完全断开时电弧光故障已经发展到母线室，导致母线保护动作而造成整段母线供电中断，达不到电弧光故障保护及供电可靠性的要求。
按我国现行的继电保护设计标准，在中低压母线系统中一般不配置专用的快速母线保护。
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，操作错误等原因影响，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。
长期以来，人们对中低压母线的保护重视不够，大多是依赖上一级元件（如变压器）的后备过流保护来切除母线短路故障，导致了故障切除时间长，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。
据报道，我国电力系统中每年中压手车柜就有几百面被烧毁。
究其原因大多是因为没有装设专门的中低压母线保护，未能快速切除故障造成的。
1 电弧光概述电弧光产生的原因：近年来由于中低压段出线路数增加，负荷容量增大，操作频繁以及人为误操作等原因导致电缆绝缘性能日益下降，当系统发生过电压时就有可能彻底破坏绝缘，空气被电离的同时温度随之急剧上升而产生电弧，这种现象被称为弧光放电。
弧光放电一般不需要很高的电压，属于低电压大电流放电。
下列原因可能在开关设备内造成短路故障并产生电弧光，一般分为以下五类：1）绝缘故障。
主要是柜中绝缘材料爬距不足，未满足加强绝缘要求，在脏污环境，天气潮湿下发生绝缘故障。
弧光保护系统的应用
弧光保护系统的应用[摘要]由于开关柜弧光短政故障引发中压母线的故障增多，为了减少事故损失，发明了弧光保护系统，其可减少事故所造成的损失，更能避免人员伤亡。
[关键词]弧光短路弧光保护光纤传感器响应时间近年来，随着国内电力工业的高速发展，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。
弧光短路产生原因是什么呢？若将两电极接触后再拉开建立了电弧，则维持此10mm 长的电弧只需20V 的电压。
也就是说只要先接触，之后又分开，很可能产生局部温度很高的电弧而成为起火源。
众所周知，弧光短路是配电网中最严重的故障，尤其是发生在中、低压开关柜内部的情形。
由于电弧电阻的原因，短路电流往往达不到过流速断整定值而不能动作快速切断故障。
电弧持续燃烧的结果释放出巨大的能量，从而造成灾难性的后果：开关柜被严重烧毁。
开关柜的弧光短路故障，往往由于没有得到及时清除，发展为中压母线故障，而近年来由于母线故障巨大的短路电流冲击造成主变损坏也不少见，这些事故均造成重大的经济损失，有的甚至造成人身伤亡事故。
弧光事故的发生, 大多是在维护, 安装, 甚至是在简单的检修工作时人为的碰触所造成。
当电流穿透絶缘被导通接地或其它相极的瞬间, 会产生高达40 MW 的能量, 其电弧内部的温度可能达到20,000°C, 此将引起气爆, 产生危险有毒化学物质, 伤及人员甚至于死亡, 损害可谓是相当严重。
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，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。
在IEC298中，指定的内部燃弧时间是100ms，目前市场上的开关柜基本上是按照IEC298标准生产的，其内部燃弧耐受时间即采用100ms。
以下为各种燃弧时间下对设备造成的损坏程度：- 35 ms：没有显着的损坏，一般可以在检验绝缘电阻后投入使用。
- 100ms：损坏较小，在开关柜再次投入运行以前需要进行清洁或可能的某些小的修理。
电弧光快速保护系统在中低压母线中的应用丁伯和
电弧光快速保护系统在中低压母线中的应用丁伯和发布时间：2021-09-29T06:09:59.479Z 来源：《中国科技人才》2021年第19期作者：丁伯和[导读] 本文描述了中低压开关柜内母线发生电弧光的危害，现有的中低压母线保护方式及存在的问题，提出在中压开关柜内母线上安装电弧光快速保护系统的必要性，并介绍其弧光检测和过电流检测双判据原理。
安徽赛普电力科技股份有限公司 230088摘要：本文描述了中低压开关柜内母线发生电弧光的危害，现有的中低压母线保护方式及存在的问题，提出在中压开关柜内母线上安装电弧光快速保护系统的必要性，并介绍其弧光检测和过电流检测双判据原理。
关键字：电弧光传感器燃弧时间动稳定热稳定主控单元弧光单元电流单元一、引言近年来，随着电力工业的快速发展，中低压开关柜的应用越来越多，开关柜内母线室的弧光短路故障时有发生，产生的电弧光对设备和人员造成极大的危害。
但是目前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过流保护来切除母线短路故障，这样导致了故障切除时间的延长，加大了设备的损害程度，该问题已经引起了业内专业认识的高度重视。
二、目前中低压系统保护方式存在的问题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100ms，也就是说，开关柜可以承受的电弧燃烧时间，即继电保护和断路器全开断时间之和应小于100ms。
目前生产的开关柜基本上是依据IEC298标准设计的，也就是说，开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms。
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110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2s，动稳定时间为0.25s。
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2s以上，距变压器的动稳定时间要求0.25s相差甚远，这也是造成变压器损坏的重要原因。
3 现有的中低压母线保护方式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。
中低压母线弧光保护系统
中低压母线弧光保护系统胥俊岩【摘要】中低压母线短路故障仅依靠上一级保护装置的后备保护，无法在电弧燃烧危害扩大前切断故障，造成严重损失。
弧光保护系统通过弧光检测和过电流检测双判据原理，从弧光故障到出口报警跳闸时间小于4ms，为开关柜、母线和各种变流设备提供全面、快速的保护。
【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】2页(P69-70)【关键词】弧光保护;中低压母线;快速保护;弧光传感器【作者】胥俊岩【作者单位】国网河南省电力公司许昌供电公司【正文语种】中文随着电网容量的不断扩大，中低压配电系统的规模也随之变大，中压母线短路容量愈来愈高，而中低压系统多使用封闭式的中置柜以电缆引出，操作频繁，运行电流大，故障过电压高，设备制造质量和安全距离比高压设备差，容易发生绝缘事故。
近几年常有开关柜或母线因绝缘损坏、操作失误、设备老化等原因产生弧光而被烧毁的事故发生，甚至造成重大的经济损失和人员伤害。
继电保护领域微机保护技术的飞跃发展，使得110kV及以上电压等级的供电系统已有比较成熟的保护措施，对于中低压(35kV及以下电压等级)配电系统，因母线不存在稳定问题，一般不装设差动保护，在目前的保护方案中，中低压母线母线故障均靠上一级保护装置的后备保护来切除。
而弧光短路作为中、低压开关柜内部最严重的故障之一，由于电弧电阻的原因，短路电流往往达不到过流、速断整定值而不能快速动作切断故障，导致电弧持续燃烧释放出巨大的能量，造成严重的损失。
因此，一种中压母线的快速保护方案非常必要。
为解决这个问题，国内外一些专家学者根据弧光短路时产生的大电流和高强度弧光两个特性，提出了电弧光保护。
南京弘毅电气自动化有限公司研制的DPR360ARC系列弧光保护系统，采用弧光检测和过电流检测双判据原理，综合弧光保护和高速通信网络技术，吸收弧光保护、失灵保护、电流保护的特点，从光纤弧光传感器检测到故障电弧光，到出口报警跳闸的时间小于4ms，远远快于传统的继电保护装置[1,2]。
电弧光保护系统在10 kV母线保护中的应用
电弧光保护系统在10 kV母线保护中的应用玉最光【摘要】中低压母线由于运行环境恶劣且操作频繁,故障率相当高,而且一旦出现故障将会严重影响到变压器及母线开关设备的安全运行.针对这个问题,介绍一种快速而有效的电弧光保护系统,同时简要介绍电弧光保护的工作原理、系统结构,并就某110 kV变电站安装的10 kV母线电弧光保护系统的现场工程应用展开论述.【期刊名称】《广西电力》【年(卷),期】2010(033)005【总页数】3页(P31-32,43)【关键词】中低压;母线故障;母线保护;电弧光保护【作者】玉最光【作者单位】云南电网公司昆明供电局电力调度中心,云南昆明,650011【正文语种】中文【中图分类】TM773目前，电力系统中除了220 kV及以上电压等级变电站的低压侧母线按要求装设母线保护外，110 kV及以下电压等级变电站的35 kV及以下电压等级的母线并没有装设母线保护。
一旦母线上有故障，只能由带有较长延时的后备保护来切除中低压母线故障，无法快速切除母线故障带来的后果是中低压母线故障持续时间过长而导致故障扩大，开关柜内的母排及其他设备烧毁，甚至发生爆炸的情况，危及临近设备及人员的安全。
同时，文献[1]统计数据显示，主变压器外部断路器故障产生的电动力易使主变压器绕组变形而损坏，造成巨大的经济损失并严重威胁电力系统的安全稳定运行。
为保护变压器及母线设备的安全稳定运行，降低母线故障时设备的受损程度，电力系统迫切需要一个经济、可靠的中低压母线保护解决方案。
而在众多的备选方案中，电弧光保护系统是一个理想的解决方案。
1 电弧光保护工作原理母线设备发生故障时将出现大电流并产生高达数万勒克斯的弧光，电弧光保护根据故障时产生的弧光及大电流来实现保护功能。
电弧光保护通过弧光探头或者弧光传感器来检测弧光，同时通过一个过流元件来检测电流，当检测到弧光信号且过流元件动作时，保护动作并发出跳闸命令切除其所保护母线的电源进线和该母线上的母联断路器，隔离故障点，同时发出保护动作信号并对故障点进行定位。
基于弧光保护的中压开关柜母线保护装置应用技术研究
基于弧光保护的中压开关柜母线保护装置应用技术研究随着社会发展和科学技术进步，高压开关柜逐步朝智能化、小型化、组合式方向发展，但针对现有结构优化后的小型化开关柜内燃弧效应研究成果较少。
本文通过建立仿真模型，分析燃弧期间开关柜内压力、温度分布情况，设置有效防护的保护时间。
故障电压光电流（troublevoltageopticalcurrent，TVOC）型弧光保护是一种采用检测弧光和过流双判据的中压母线保护，具有原理简单的优点，从装置检测信号到熄灭电弧仅需5ms。
本文结合仿真计算及内燃弧试验判定保护装置的有效性，对保护装置的动作特性研究及指导现场應用具有一定参考价值。
标签：弧光保护;电弧故障;ANSYS;弧光检测;引言中压开关柜是电力系统中的重要环节，在工业应用中，中压开关柜的故障会对连续性生产产生影响，最严重的电弧故障还可能给就地操作的人员安全带来隐患。
持续的电弧故障甚至会蔓延，导致变电站内相连的开关柜烧损。
发生电弧故障的开关柜由于受到高温、高强度内部作用力的破坏，往往无法继续使用。
修复或重新采购全新设备需要一定的生产、安装、调试周期，对用户产生直接、间接经济损失以及可能的人员安全等综合性影响。
1主动型弧光保护装置研制1.1TVOC动作原理国内外学者关注电弧故障产生高温、电压降低以及弧光现象，根据这些现象提出电弧探测手段。
电弧发生时照度变化量达到20000%，继电器动作迅速，可满足快速切除断路器的要求。
根据光敏电阻的电阻变化而启动的继电器固有动作时间不超过4ms，控制单元能够在1～3ms内迅速接收反馈信号，快速熄弧单元收到动作指令后在1.5ms内动作。
保护装置动作原理是依靠柜内光照的变化启动继电器而导通跳闸回路。
该装置采用检测弧光和过流双判据，原理简单、灵敏度高。
1.2TVOC装置组成TVOC装置包括传感器、控制单元、扩展弧光检测单元与快速熄弧单元4部分。
熄弧单元通过小车模式安装，与控制单元集成布置在快速灭弧高压柜。