光電式電弧光保護系統的應用與分析
關鍵字：電弧光保護 控制原理 應用分析
1.概述
中、低壓母線在發生短路故障、運行人員誤操作和誤入帶電間隔等原因產生的電弧光對設備及人員造成的危害極大。電弧光使開關設備內的壓力和溫度迅速升高，如不及時切除，容易造成電纜護套著火和母線熔毀，并且產生大量有害氣體傷害呼吸系統、高溫灼傷皮膚和刺傷眼睛。短路故障時，開關設備劇烈震動使固定件松動脫落、甚至導致開關柜爆炸造成人員傷亡。中低壓母線系統中一般不配置專用的快速母線保護，而是依賴上一級的后備過流保護切除母線故障，過流保護有延時，這就導致故障切除時間較長，增加了設備的損害程度。光電式電弧光保護系統原理簡單、動作迅速可靠，能夠有效減輕電弧光對設備和人身的傷害。


2.系統的構成 電弧光危害示意圖電弧燃燒時間
系統主要由主控單元、電流單元、弧光單元、弧光傳感器、電源模塊、光纖三工器（可選用）及連接各部件之間的光纖和數據線組成。

弧光傳感器
電弧光保護結構接線
(1)主控單元用于管理、控制整套電弧光保護系統。它檢測故障電流和弧光信號，并對收到的兩種信號進行處理、判斷，在滿足跳閘的條件時，發出跳閘指令切除故障。
主控單元有4個數據輸入接口，共可接入24個弧光單元或電流單元；輸出接口包括4路快速跳閘輸出和6路常規繼電器跳閘輸出共有4+16個弧光檢測口。當弧光信號輸入超過16個時。推薦采用弧光單元。主控單元根據弧光單元或者弧光傳感器輸送的信號，能準確地判斷故障點位置。
(2)電流單元用于檢測過電流信號，ABC三相電流均可檢測，可同時匹配5A、1A的電流互感器，其中電流的整定可通過面板上的電位計來調節，整定范圍從50%至500%。電流單元檢測到的信號通過光纖和數據線傳到主控單元，主控單元依據設定的邏輯判斷是否發出跳閘指令。每個電源進線裝設一臺電流單元。
(3)每個弧光單元包含10個弧光檢測接口，這些接口均為光纖接口，用于連接弧光傳感器。弧光傳感器的感光強度則可以通過弧光單元面板上的電位計來調節設定，可以從10KLux調節至50Klux。弧光單元檢測到的信號通過光纖和數據線傳到主控單元，主控單元依據設定的邏輯判斷是否發出跳閘指令。弧光單元通常安裝在選定的某個開關柜中。
(4)弧光傳感器是探測弧光的感應原件。當發生弧光故障時，光強度大大增加，弧光傳感器直接將光信號傳送給主控單元或者弧光單元。
(5)電源模塊工作電源為交直流兩用，基本上不受現場制約。AC85-264V或者DC80-350V、19-140V，輸入頻率47-440Hz，輸出功率12W。
(6)光纖三工器（可選用）可以在標注數量的保護通道不足的情況下，非常方便的擴展保護點，并且節約相應費用。在不影響電弧光保護系統功能的情況下，
滿足了用戶擴展保護點的要求，給用戶帶來了極大方便。
3.系統控制原理
電弧光保護動作判據為故障時產生的兩個條件：弧光和過電流。當檢測到弧光和電流增量時發出跳閘指令信號；當檢測到弧光或者電流增量時發出報警信號，并不發出跳閘指令。

電弧光電弧光保護原理
4.系統優點
(1)動作迅速可靠
跳閘回路采用了快速繼電器Triac技術，確保保護系統在1ms內發出跳閘信號，加上斷路器動作時間(35-60ms)，使開關柜內部電弧光故障總切除時間控制在60ms以內，而且在外觀上無明顯損壞。繼電保護裝置包括測量、計算、自檢、動作等時間累計約44ms, 加上斷路器動作時間，差動保護和無時限電流速斷保護動作，故障切除時間約100ms。即使電流速斷保護比弧光保護多40ms,查看弧光危害示意圖，電纜已經燃燒。如果是帶時限電流速斷保護延時100ms、過電流Ⅰ段延時300ms,已經達到柜體燃燒甚至爆炸的可能。
通過檢測弧光信號和過電流閉鎖的雙判據原理，實現了保護的可靠動作。整套系統持續全面的自檢功能，充分保證整套系統工作的可靠性和安全性。
(2)故障點定位功能 根據弧光傳感器的實際安裝位置可以實現分區保護的功能。弧光傳感器可以安裝在開關設備的任何位置（一般安裝在母線室內，以檢測母線故障），并在主控單元上顯示故障發生的位置，此功能可以減少故障處理時間，快速恢復供電。
(3)抗干擾能力強
弧光保護系統采用無源弧光傳感器探測弧光，系統主控單元、弧光單元、電流單元及傳感器采用了光纖星形連接及傳輸技術，且裝置完全滿足電磁兼容EMC的標準，確保了整個弧光保護系統的可靠性及高強的抗干擾能力
(4)斷路器失靈保護
在主斷路器拒動時發出跳閘指令跳上一級斷