1.1概述

在我国，中、低压母线短路故障中，重点设备和人员伤害主要由电弧光引起，然而，我国的大多数中低压母线没有设置快速母线保护，而只是采用了简单的消弧装置和变压器后备保护。这些保护智能化较低，动作速度慢，往往会延长故障切除时间，从而进一步扩大设备损坏程度，甚至会引起“火烧连营”的恶性事故，冲击变压器一次运行，影响整个电网的安全运行。

电弧光保护监测装置是我公司根据国内实际情况，吸收国外电弧光保护的特点，结合行业检测及保护配置相关规程，自主研发出具有独特创新技术、具有广泛实用性、高可靠性的新型电弧光保护系统。采用弧光检测和过电流检测双判据原理，具有保护动作速度快、可靠性高等特点，同时利用微处理器的强大逻辑运算能力快速实现液晶显示、故障报警、远程通信和数据保护等功能。 

1.2电弧光产生的原因

引起开关柜弧光短路故障的原因很多，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。另外，由于绝缘材料材质缺陷，运行年限较长的开关柜，在强电磁场作用下绝缘老化，也可能造成绝缘损坏而导致故障。

2）载流回路不良：由于一些接头截面不够，紧固螺栓松动，手车柜触头接触不良，在大电流流过时引起发热，冒火进而引起相间，相对地击穿等等。

3）外来物体的进入：如小动物（老鼠等）进入开关柜内部，或维修人员在工作完成后将工具遗留在开关柜内。

4）人为操作错误：如走错间隔，误操作，未对工作区域进行接地，未对工作区域进行验电等。

5）系统方面的原因：如系统容量增大，接地方式改变，电缆应用增多，保护及自控装置配置不当，系统谐振过电压等。

1.3电弧光的危害

开关柜内的发生短路弧光的功率可高达100MW，电弧燃烧所产生的能量与电弧的燃烧时间及短路电流变化值呈指数倍增长，燃烧产生的高温、高压将会逐步摧毁元器件、铜排以及成列的开关柜，高明亮的弧光和有毒气体对人体也有巨大的伤害。

1.4作用及应用领域

电弧光保护系统，可以起到以下作用：

减少或降低电弧光对于人体的伤害；

减少或降低电弧光短路故障对于设备的损害；

避免变压器因近距离母线故障造成破坏，延长变压器的使用寿命；

缩短电弧光故障切除时间，避免波及站内直流系统造成重大损失；

减少因电弧光故障造成设备停运的时间，更快地恢复供电；

电弧光保护系统，主要应用于以下场合：

1）电力变电站

2）火电厂电气段开关柜母线室及馈线柜

3）风电场升压站集电线路开关柜

4）箱式变电站

5）铝镁行业大型直流整流柜

2.1使用环境

①海拔高度：小于2500m，特殊情况下可达4000m；

②工作环境温度：-25℃- 60℃；

③空气相对湿度：90% (25℃)、50% (40℃)

④使用地点不得有腐蚀性气体、蒸汽、导电尘埃，不得有爆炸性气体和破坏绝缘性气体；安装地点具有防风、防雨和防尘设施。

2.2输入量额定值

①额定电流：1A或者5A;

②电源电压：AC/DC 110-220V，±10％

③功耗：<15 W

④弧光传感器路数：≤32；

2.3输出量额定值

①共可输出接点数：7对

②接点允许电流： ≤7A／AC250V

2.4通讯接口

①RS485接口

②B码校时接口（选配）

3.1工作原理

电弧光保护监测装置是基于系统电流信号和弧光感应传感器提供的信号而设计的产品。装置总体结构如下图所示：主要由微处理器模块、按键显示模块、信号输入模块、信号输出模块和电源模块构成。

工作原理图

3.2功能特点

1）动作迅速可靠：

采用了可靠的快速算法，可以在短时间内判断弧光变化信号和电流变化信号并迅速出口。

2）全数字化设计：

本装置采用全数字化设计，配置灵活，动作精度高，而且排除了由于旋钮或其他机械设计导致的误差隐患。

3）保护原理简单、合理

根据弧光产生时的特点，装置采用弧光和电流双重判据，判据简单且可以有效的保证动作的准确性。

4）强大的电气性能：

弧光探头设计、连接线等全部采用耐高温、阻燃的高分子材料，具有超强的电气隔离效果。装置完全满足EMC的标准，保证了弧光保护系统的整体稳定性和动作的可靠性。

5）故障信息记录全面

在故障弧光发生并引起装置跳闸后，主控单元或馈线保护单元可以准确的记录弧光探头检测到故障弧光的位置信息，且可以详细记录动作时刻的故障相电流值。

3.3组成单元

电弧光保护监测装置主要由主控单元、弧光采集单元和弧光传感器组成，为了适应现场的应用需求，分为了母线型弧光保护系统和馈线型弧光保护系统。如下图所示：

弧光保护系统结构示意图

3.3.1 主控单元

主控单元是母线型弧光保护系统的核心。它检测分析故障信号、接收分析采集单元的弧光故障信号，并对两种信号进行综合分析判断。在满足跳闸条件时，发出跳闸指令以切除故障，一般安装在进线柜或紧邻进线柜的开关柜的二次控制门板上。不带线路跳闸可以安装32路弧光探头，带线路跳闸可以安装16个弧光探头。可任意设置采集单元的数量。并对每个弧光探头可一对一配置跳闸对应开关柜。

3.3.2 弧光传感器

弧光传感器中的探头安装在柜内各间隔中，可实现由简单到复杂、有选择性的保护。弧光探头作为光感应元件，在发生弧光故障时检测突然增加的光强。弧光传感器，前置探头采集弧光信号中的特有光谱信息，并在探头处完成光信号与电信号的转换，输出4-20mA的电流信号传送给弧光单元或弧光保护主控单元。

3.3.3弧光传感器安装示意

在开放空间，例如母线室，弧光传感器的安装间隔最大可以达到4 米。传感器可以安装在开关柜分隔板上或框架上。面向开关柜中要保护的部分。弧光传感器也可用安装板安装在保护区域内。 

光纤式弧光传感器安装