安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：在我國的電網結構中，電弧光保護系統裝置可以用在任何中低壓線路當中，幫助短路問題，并能快速免除故障，電弧光裝置通常放置在開關柜內，一旦柜內出現弧光，就需要立即切除開關電源，電弧光保護裝置發揮作用。本文將先介紹弧光裝置構成，設計原理，并對關鍵技術以及應用進行說明。
關鍵詞：弧光保護裝置；關鍵技術；應用
1弧光保護裝置構成
現階段，我國電網結構中用的多的是中壓系統，也就是35KV的電壓等級，而且使用的中置柜大多是封閉式的，由于電流比較大，在使用的時候容易出現故障，由于設備的安全距離與實際相比還存在差距，所以短路事故時有發生。有時柜內母線也會發生故障，它發生故障的后果就是產生氣體，并能使開關柜發生爆炸，這樣一來，電弧發生高溫現象，導致銅排、電纜線等燒毀，開關設備振動，有毒氣體、碎片等四處飛濺，造成人員傷亡。但在以往，對于中低壓母線系統的保護，并沒有專用母線保護裝置，所以只能用一些傳統的保護方法，比如說用整定的方法，規定整定時間在1秒以上，但是這樣使用的時間較長，電流大，甚至燒毀設備；如果使用電流差保護，雖然保護速度較快，但是所需成本較大，安裝較為困難，還容易受到其他裝置的影響，故障發生概率大，為了滿足現代電力系統發展的需要，需要保證變壓器和開關的安全運行，這就要用專用中低壓母線保護裝置，其中的系統就是電弧光裝置了，電弧光保護裝置是一種用于中低壓線路中的裝置，它可以在母線發生短路故障時迅速切斷電源開關，免除故障，使設備免受其害。在開關柜中設置電弧光保護裝置，可以判斷母線是否發生故障，并且在柜內有弧光時，切斷開關，將故障縮小到一定范圍之內，盡量為企業減小經濟損失。
電弧光保護裝置由幾大部分組成，其中包括弧光傳感器、傳輸光纖以及傳感器，電弧光保護裝置使用較為簡便，可以就近選擇電流，也可以在任何地方接收到其他裝置的弧光信號，并在一定時間內實現判斷、記錄數據以及人機交互功能，弧光傳感器的安裝位置需要在開關柜中的室壁上，一旦發生故障，傳感器就會把檢測到的信號發送給電弧光裝置，完成光電的正常轉換。其中的弧光傳感器是核心元件，它主要可以分為兩種，一種是帶式弧光傳感器，一種是點式弧光傳感器，由于兩種形式各不相同，所以應用于不同的地方，帶式光纖傳感器主要應用在狹窄的空間里，利用帶式檢測有疑點的位置，一整條都可以順利完成檢測工作，并能接收到弧光信號，所以操作簡便，布置方便，但是效率較低，因為不能定位，而且在開關柜數量較多時不宜使用；點式弧光傳感器主要應用在電纜室與開關室中，它比帶式弧光傳感器定位度更高，操作簡便，但是由于呈點狀，所以在使用時需要將傳感器都連接起來使用，如果在開關柜內操作，就具有一定難度。在使用弧光傳感器時，需要考慮開關柜的絕緣性以及現場情況，可以使用塑料光纖作為傳播介質，能夠起到采集光信號、過濾光源的作用，這一系列的轉換行為都在采集器中完成，有的也可以在傳感器內部完成；在弧光傳感器內部，存在主控單元，主控單元主要處理和分析來自弧光傳感器的信息與數據，并根據這些信息快速判斷跳閘信號，并切除故障，根據傳感器的位置信息，主控單元可以判斷出故障點的位置，找準定位，除了主控單元以外，還包括擴展單元，擴展單元是為了檢測出別的系統位置，還能夠擴展傳感器的數量，另外，它還具有采集信息模塊，檢測母線電流的功能。保護裝置中的連接方式主要為光纖連接、電纜連接，主控單元與電流之間采用電纜連接，而弧光擴展單元與主控單元之間采用光纖連接。而下屬的各單元之間分別可以采用聯合的方式連接，光纖與電纜混合連接，采用這樣的模塊式連接，弧光保護裝置可以用于不同的電力系統，既可以形成只有一個主單元的保護裝置，也可以形成多個單元組成的復雜系統。
2關鍵技術
就目前國內廣東省使用的弧光傳感器中，有的為有源光傳感器，有的為無源光傳感器，有源光傳感器能夠在柜中就實現光電轉換，通過電纜對信號進行傳輸，傳輸的信號主要為弱信號，而且信號易受到周圍環境的影響，尤其是電磁的干擾，穩定性減弱；而無源光傳感器的監控范圍較小，且監控效果差異較明顯，存在一些監控不到的區域。以廣東某種無源光傳感器為例，它是一種基于工頻量變化的信號判斷依據，使用這種傳感器，不僅能夠提升電弧光的檢測依據，還能夠減輕外部環境對其的影響，在重負荷狀態下也能達到較高的靈敏度，當電流量變化過大時，電信號能夠準確判斷出數值，電信號與光信號一同組成電弧保護動作。該種技術中的電弧光保護區域中所使用的是計算機編程技術，系統配置且靈活，人員能
夠清楚看到表現出來的信息，通過按點表現出來的保護區域，在各區域中都設立有監控點，并且設立跳閘出口，這樣可以使保護操作具有靈，能夠根據現場跳閘的情況迅速做出反應，縮小故障范圍，該種配置方式可應用于不同的接線方法，該種配置方式還具有弧光演變記錄功能，能夠連續記錄64個波段，尤其是二進制數據信息，即使是弧光傳感器的光強信號，也能夠及時記錄下來，有助于分析事故位置及其原因，判斷弧光的運動過程。
3弧光保護裝置應用
3.1弧光保護系統
弧光保護系統是目前國內發展較為成熟的弧光保護裝置，這種系統主要是應用紫外線技術將速度較快的跳閘問題控制在4秒鐘以內，這樣可以在這時間內及時作出反應，從而起到保護開關柜、母線以及各設備的作用，在柜中配有專門的母線室，母線上的隔離柜與PT柜都屬于母線系統，母線上的間隔中裝有弧光傳感器，電流可以直接通過擴展器進入主控單元，母線先按照各個區域劃分，它配置的探頭再直接深入主控單元，如果發生的故障處于母線保護的范圍之內，那么在其中的弧光傳感器檢測到這個故障，通過弧光動作表現出來，則主控單元就可以根據電流判斷出邏輯速跳低壓側開關，弧光傳感器與主控單元之間具有聯系，通過光纖來實現通信的，主控單元先根據不同的運作方式將一些變現異常的電流狀態傳輸給弧光繼電器；如果故障發生在繼電保護開關的范圍之外，那么就需要弧光傳感器直接產生作用，發生弧光，跳本開關，當開關發生跳閘時，弧光繼電器發送故障狀態信號給主控單元；但是故障如果發生在斷路器的上方，那么弧光傳感器動作后，不能直接切斷故障，當主控單元收到弧光傳感器發出的信號后，零序電流又是滿足的情況，主控單元就可以根據邏輯實現低壓側開關跳閘，從而發揮保護作用。
3.2弧光保護系統的特點

7結語
總之，弧光保護裝置可用于中低壓電力系統中，在母線中裝設電弧光保護裝置尤其重要，因為它可以迅速找準故障定位，切除故障，從而起到保護母線的作用，維護電力系統的安全穩定運行。

參考文獻：
[1]楊曉芬.弧光保護裝置的應用．
[2] 晉建廠.弧光保護裝置在船舶電力系統中的應用探討[J].電器與能效管理技術,2015(6):34-36.
[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5（版）.

作者簡介：
程瑜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監測系統。

審核編輯 黃宇