一、弧光知識簡(jiǎn)介

       1. 電弧光發(fā)生的原因

電弧光發(fā)生的客觀(guān)原因                 電弧光發(fā)生的主觀(guān)原因

1）絕緣材料老化或材質(zhì)缺陷            1）誤入帶點(diǎn)間隔

2）載流回路不良                             2）隔離開(kāi)關(guān)帶負荷操作

3）外來(lái)物體進(jìn)入                             3）維修工具在開(kāi)關(guān)柜內未帶走

4）系統諧振過(guò)電壓                          4）維修區域未做接地、驗電等工作

   2. 電弧光的危害

1）弧光特性

開(kāi)關(guān)柜內的發(fā)生短路弧光的功率可高達100MW，電弧燃燒所產(chǎn)生的能量與電弧的燃燒時(shí)間及短路電流變化值呈指數倍增長(cháng)。

2）電弧光的破壞力
        · 電弧溫度可達10000℃以上，將導致銅排（鋁排）熔毀、氣化，電纜燃燒
        · 過(guò)熱導致壓力上升，使開(kāi)關(guān)設備易爆
        · 開(kāi)關(guān)設備強烈振動(dòng)，使固定元件松脫
        · 弧光發(fā)生時(shí)的高溫、強光及瞬間電離產(chǎn)生大量的有害氣體 ，會(huì )對現場(chǎng)工作人員的身體健康產(chǎn)生不利影響
        · 爆后產(chǎn)生的強烈沖擊波，會(huì )對現場(chǎng)工作人員的耳膜、臟腑造成損傷，嚴重時(shí)會(huì )危及工作人員的生命安全
        · 開(kāi)關(guān)柜的電氣設備嚴重損壞，致使電網(wǎng)大面積停電，造成巨大的經(jīng)濟損失

   3. 弧光的抑制手段

弧光是由于高電壓電離了空氣而產(chǎn)生的，所以抑制弧光的主要辦法就是快速切斷電壓，而且是在弧光發(fā)生的初期就快速切斷其電能供應，使其失去能量供應而自動(dòng)熄滅。   

   4. 我國中低壓母線(xiàn)系統保護的現狀

1）變壓器后備過(guò)流保護方案
      這是目前國內廣泛應用的中壓母線(xiàn)保護方案。由于考慮到與饋線(xiàn)和母線(xiàn)分段開(kāi)關(guān)的配合，保護跳閘時(shí)間一般整定為1.0 - 1.4秒，有的甚至更長(cháng)，達2.0秒以上。這一動(dòng)作速度很顯然是遠遠不能滿(mǎn)足快速切除中壓母線(xiàn)故障要求的。

2）饋線(xiàn)過(guò)流保護閉鎖變壓器過(guò)流保護方案
      這是近年來(lái)微機過(guò)流保護在中壓饋線(xiàn)的廣泛應用，國外提出的利用饋線(xiàn)過(guò)流元件閉鎖變壓器過(guò)流保護，應用較為廣泛的過(guò)流閉鎖式保護方案。這一方案與變壓器后備過(guò)流保護方案相比其動(dòng)作速度有了一定的提高，典型動(dòng)作時(shí)間為300 - 400ms。但對于要求100ms以?xún)惹谐收巷@然也是不能滿(mǎn)足要求。

3）采用環(huán)流原理的高阻抗母線(xiàn)保護方案
      這是國外某些重要項目曾采用的專(zhuān)用電流差動(dòng)中壓母線(xiàn)保護方案，典型的保護動(dòng)作時(shí) 間為35-60ms?？紤]到斷路器的分閘時(shí)間，這一動(dòng)作速度對要求100ms 以?xún)惹谐收蟻?lái)說(shuō)也嫌慢。而且，采用這種方案的接線(xiàn)復雜，對CT的要求高，安裝在有很多出線(xiàn)的6-35kV母線(xiàn)上有很多困難，也很不經(jīng)濟。此外，由于其保護范圍由于受到CT安裝位置的限制，不能保護到發(fā)生故障幾率較高的電纜室電纜接頭處的故障。因此也不適合中壓母線(xiàn)保護應用。
      總結：
      上述保護措施均有致命的弱點(diǎn)就是動(dòng)作時(shí)間太慢，根據IEC298標準附錄AA中規定的內部燃弧時(shí)間是100ms，保護裝置動(dòng)作時(shí)間小于10ms，才能有效的保護器件，否則會(huì )產(chǎn)生不可修復的損壞，從而延長(cháng)故障修復時(shí)間。

二、Light-eye弧光保護系統

   1.Light-eye的保護原理

       弧光保護系統判斷弧光故障產(chǎn)生時(shí)的兩個(gè)物理量:弧光和電流。經(jīng)研究，弧光在發(fā)生的初期是跳躍式增大的，導致電流也是跳躍式的增大，所以弧光保護的跳閘判據為“弧光和電流增量”，且同時(shí)出現。

   2.Light-eye弧光保護系統組成

       Light-eye弧光保護系統是一個(gè)模塊化系統，包括：主控單元、采集單元、弧光傳感器。

 1）主控單元
       主控單元是母線(xiàn)型弧光保護系統的核心。它負責輸入量的采集、測量、計算及邏輯判斷，實(shí)現系統的各種保護，并且與監測主站系統通訊，上傳相關(guān)的信號。 在滿(mǎn)足報警條件時(shí)，發(fā)出報警信號，在滿(mǎn)足跳閘條件時(shí)，發(fā)出跳閘指令以切除故障。

 2）采集單元
       采集單元是Light-eye弧光保護系統的重要組成部分,主要用于弧光傳感器的數量擴展，與主控單元配合使用。通過(guò)光纜向主控單元提供跳閘信號和故障時(shí)刻采集的數據。

       3）弧光傳感器
       傳感器是無(wú)源的弧光探測傳感器，通過(guò)光纖與主控單元或采集單元連接，安全系數高。它的作用是將故障弧光傳給主控單元或采集單元。

   3.Light-eye的特點(diǎn)

1）動(dòng)作迅速可靠：采用了可靠的快速算法，可以在短時(shí)間內判斷弧光變化信號和電流變化信號并迅速出口，從發(fā)現故障到出口跳閘時(shí)間間隔優(yōu)于7ms，確保開(kāi)關(guān)柜內設備的弧光在100ms以?xún)惹谐?/span>
       2）全數字化設計：裝置采用全數字化設計，配置靈活，動(dòng)作精度高。
       3）保護原理簡(jiǎn)單、合理：根據弧光產(chǎn)生時(shí)的特點(diǎn)，裝置采用弧光和電流雙重判據，判據簡(jiǎn)單且可以有效的保證動(dòng)作的準確性。
       4）強大的電氣性能：故障弧光探頭、連接線(xiàn)均采用耐高溫、阻燃的高分子材料，具有較好的電氣隔離效果。裝置完全滿(mǎn)足EMC的標準，保證了弧光保護系統的整體穩定性和動(dòng)作的可靠性。
       5）故障信息記錄周全：在故障弧光發(fā)生并引起裝置跳閘后，主控單元或饋線(xiàn)保護單元可以準確的記錄是哪個(gè)弧光探頭檢測到了故障弧光，且可以詳細記錄動(dòng)作時(shí)刻的三相電流值以及動(dòng)作時(shí)刻的故障弧光光強。
       6）多種輔助保護功能：主控單元不但有弧光保護，還有過(guò)流保護，接地保護、斷路器失靈等輔助保護，這些保護是弧光保護的合理配置和有效補充。

三、Light-eye弧光保護系統分類(lèi)應用

   1.母線(xiàn)弧光保護系統
       母線(xiàn)弧光保護主要是保護中低壓開(kāi)關(guān)柜的母線(xiàn)及饋線(xiàn)電流互感器以上部分，主要由主控單元、采集單元、弧光傳感器等組成。
   2.饋線(xiàn)弧光保護系統
      饋線(xiàn)弧光保護系統主要保護饋線(xiàn)柜中電流互感器以下部分，包括斷路器觸頭、斷路器接線(xiàn)端子、電纜出線(xiàn)孔等易發(fā)生弧光的區域，主要由主控單元、弧光傳感器組成。
   3.箱式變電站弧光保護系統
      箱式變電站是一個(gè)復雜的系統，由高壓柜、變壓器、低壓柜等部分組成。它的弧光保護系統要分高壓部分和低壓部分；由主控單元、采集單元、弧光傳感器組成。