弧光保护装置工作原理及作用

A. 弧光保护的电弧光的监测及防护

当低压开关柜发生电弧，可以通过三种不同的设计理念保护操作人员和设备的安全：
l 改善设备的机械结构，使之能够承受电弧（被动保护）
l 设备安装限制内部电弧效应的装置（主动保护）
l 设备安装限流断路器
这三种方案（可联合使用）已在工业领域得到快速的发展，并为一些主要的低压开关控制柜制造商广泛使用。
其中限制内部电弧效应的装置是一种主动保护装置，它含有机电/电子装置，较被动保护装置更为复杂。
主动保护即通过安装限制电弧的装置，以防止内部出现故障电弧。
主动保护有以下两种常见的、可行的方法：
1） 通过压力传感器进行监测
2） 通过弧光传感器进行监测
第一种方法（采用压力传感器作为电弧光探测单元）
压力波是装置内出现电弧事故的效应之一，它将在电弧出现后的10-15毫秒后出现，可以安装一些压力传感器用于探测压力峰值。当内部的压力达到设定值时，电弧监测装置发出动作指令，控制开关器件动作。但是要预先确定电弧在柜内产生的过压值并非易事。
第二种方法（采用光纤传感器作为电弧光探测单元）
弧光监测器的操作逻辑如下：电弧现象会产生强烈的光辐射，因此柜体内出现的弧光可以被弧光传感器探测到。当弧光监控系统探测到故障，会发出动作信号给断路器。这种方法的探测反应时间仅为1毫秒。

B. 电弧光保护是什么电弧光保护装置哪家好

电弧光保护系统具备传统低压保护装置的许多功能，并能够记录故障事件和波形，从而为事故的分析提供重要的基础数据。电弧棚旅光保护是一种快速可靠的专用母线保护系统，采用检测弧光和过流双判据原理，具有皮态原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、且在各种运行方式下保护不需要切换等优点，为目前发电厂、变电站、工业及商业配电系统母线保护理想的解决方案。参考比善科技燃和源ArcBS621电弧光保护系统：是由主控单元、交流量采集单元、直流量采集单元、跳闸继电器扩展单元、电弧传感器、温度传感器和通信线缆等组成。

C. 什么是电弧光保护

什么是弧光放电？
当两电极间电压升高时，在电极最近处空气中的正负离子被电场加速，在移动的过程中与其它空气分子碰撞产生新的离子，这种离子大量增加的现象称为“电离”。空气被电离的同时，温度随之急剧上升产生电弧，这种放电称为弧光放电。弧光放电一般不需要很高的电压，属于低电压大电流放电。
弧光放电产生的条件是小间隙和大电流，如果增加间隙或减小电流，电弧将会消失。
电弧光是怎样形成的？
电弧性短路起火：如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。按电弧发生的不同部分可分为带电导体间的电弧、带电导体与地之间的电弧和绝缘表面的爬电。
带电导体间的电弧性短路起火：短路起火时有两种可能，其一是两导体（如相线与中性线）接触时因短路电流产生的高温，使接触点金属熔化，之后金属熔化成团收缩而脱离接触的过程，在这种情况下可能建立电弧。“又如线路绝缘水平严重下降，雷电产生的瞬态过电压或电网故障产生的暂态过电压都可能击穿劣化的线路绝缘而建立电弧。”“电弧性短路的起火危险远大于上述金属性短路的起火危险。”
接地故障电弧起火：由于“接地故障发生的几率远大于带电导体间的短路”，所以“接地故障电弧引起的火灾远多于带电导体间的电弧火灾”。这是因为“在电气线路施工中，穿钢管拉电线时带电导体绝缘外皮之间并无因相对运动而产生的摩擦，但带电导体绝缘外皮与钢管间的摩擦却使绝缘摩薄或受损。另外，发生雷击时地面上出现瞬变电磁场，它对电气线路将感应瞬态过电压”，此时“芯线上感应的瞬态过电压是基本相同的，而电缆梯架则因接地而为地电压”，所以，芯线对地的电位差较大。从摩损和电位差大两方面分析，接地故障电弧起火率自然偏高。
爬电起火：爬电是指电弧不是建立在空气间隙中的电弧，而是出现在设备绝缘表面上的电弧。例如电源插头的绝缘表面上的一个或多陵返个相线插脚和PE线插脚，它们之间的绝缘表面可能发生爬电。
电弧光在中、低压开关柜内产生的主要因素是什么？
使用了不良性能的导电体
绝缘材料的损坏（包括：裂痕，进水，老化等）
人体或其他物品意外地接触到带电的物品
操作过程中的失误或者设计或安装错误
元件损坏，没有良好的维修和保养设备
过电压
电网结构的改变（系统容量增大、电缆应用增多）
电弧光的危害
开关核燃设备内部间隔发生故障而产生的电弧光会造成开关设备中的压力和温度迅速增加，如不及时切除、将可能造成以下重大危害：
电弧光中心温度（相当于太阳表面温度的2~4倍，约为10000~20000°C）过高导致铜排、铝排熔毁气化；
电缆熔毁，电缆护套着火；
开关设备剧烈振动，使固定元件松脱；
使上一级变压器承受近距离短路冲击，故障电流产生的电动力可能导致变压器绕组变形引起匝间短路；
故障产生的弧光冲击波以300m/s的速度爆发，可摧毁途中的任何物质，若波及站内直流系统导致全站直流失电，将造成无法弥补的重大损失；
燃烧产生的有毒气体被人吸入会产生生命危险；
高温灼伤皮肤，强光刺伤眼睛
爆破音振损伤耳膜，肺脏；
爆炸碎片飞射，造成人员伤亡。
电弧光的监测及防护
当低压开关柜发生电弧，可以通过三种不同的设计理念保护操作人员和设备的安全：
改善设备的机械结构，使之能够承受电弧（被动保护）
设备安装限制内部电弧效应的装置（主动保护）
设备安装限流断路器
主动保护有以下两种常见的、可行的方法：1） 通过压力传感器进行监测;2） 通过弧光传感器进行监测
第一种方法（采用压力传感器作为电弧光探测单元）压力波是装置内出现电弧事故的效应之一，它将在电弧出现后的10-15毫秒后出现，可以安装一些压力传感器用于探测压力峰值。当内部的压力达到设定值时，电弧监测装置发出动作指令，控制开关器件动作。但是要预先确定电弧在改汪虚柜内产生的过压值并非易事。
第二种方法（采用光纤传感器作为电弧光探测单元）弧光监测器的操作逻辑如下：电弧现象会产生强烈的光辐射，因此柜体内出现的弧光可以被弧光传感器探测到。当弧光监控系统探测到故障，会发出动作信号给断路器。这种方法的探测反应时间仅为1毫秒。弧光传感器分为可分为电流型和光纤性（可见光和紫外光），其中支持可见光的弧光传感器有UTU，ABB；支持可见光和紫外光传感器比善科技arcsenor系列弧光传感器,五石金HG系列传感器。

D. 弧光保护装置

什么是弧光保护

弧光保护是指电力系统由于各种的短路原因可引起弧光，弧光会以300m/s的速度爆发，摧毁途中的任何物质。只要系统中不断电，弧光就会一直存在。要想最大限度的减少弧光的危害，我们需要安全、迅速地切断电弧光，这样可以在发生弧光故障的时候，保护操作人员不受伤害，并且可以降低财产损失程度简称电弧光保护。

弧光保护的特点

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，从发现故障到出口跳闸时间间隔优于10ms，确保开关柜内设备的弧光在75ms以内切除。

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三相电流值。

6、多种辅助保护功能

主控单元不但有弧光保护，还有断路器失灵等辅助保护，这些保护是弧光保护的合理配置和有效补充。

E. 弧光传感器和光纤传感器一样吗有什么区别

弧光传感器是一种光感应元件。当发生接地或相间短路故障时，因有弧光的产生并燃烧，光的强度将突然增加。弧光传感器内电子元件就会将光信号转换为电信号，并传递给弧光保护的辅助单元。弧光保护装置在接受到弧光信号后，经逻辑判别作用于保护装置跳闸。 弧光传感器安装在开关柜内相关部位，监视那些脆弱而又重要部件。如开关柜商埠母线间隔，开关柜下部CT和PT部件，电缆连接头等。在传感器的前方，其灵敏度几乎不便变。而在传感器背面，灵敏度会有所下降。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, 将检测春帆镇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。

光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度扒粗、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称轿枯为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

F. 无负荷断引会产生弧光吗

无负荷断引会产生弧光的，近年来，中低压电力系统弧光故障事故频发，不仅影响供电系统平稳运行，还樱老岩会造成严重的人身伤害和财产损失，甚至会蔓延到周边环境，导致一系列次生灾害发生。故有必要在中低压电力系统中配置弧光保护装置。弧光故障事故的巨大破环性，电弧温度高达10000摄氏度，相当于太阳表含烂面温度的2倍，过热将导致母排、电缆熔毁、气化，电缆包覆层着火，过热将导致压力上升，使开关设备爆炸，开关设备强烈振动，使固定元件松落，高温灼烧皮肤，强光刺伤眼睛产生大量的有害气体，伤害呼吸系统，爆破音震损耳膜、内脏，弧光故障事故的危害程度取决于弧光电流及切除时间，电弧产生的能量与I ²t成指数规律快速上升。当总切除时间大于100ms，将会对设备造成不同程度的损害，故总切除时间越短越好。弧光保护的原理简便、结构简单、动作迅速可靠，脊御改进了传统母线保护的概念，在预防弧光故障事故方面具有重要意义，并能减少设备损害及人员伤亡，确保中低压开关柜的安全与可靠运行。

G. 电弧光保护装置是否能弥补母线缺陷

目前，380伏/1千伏/3千伏/6千伏/10千伏/35千伏开关柜中没有专用的母线主保护，但在国外电力行业已经普及95%以上；国内采用变压器过流保护用于母线后备保护，理论上必须延时300～500毫秒，实际上动作时间可能长达1.5～2秒，起不到对母线的真正保护，并且使变压器低压侧绝缘有较大的结构性损坏，所以目前的母线后备保护是有缺陷的。
从保护设计的系统可靠性来看，变压器、进线、馈线都有主保护，唯独母线没有专用的主保护，我们认为母线应该增加专用主保护。虽然母线故障出现概率较低，但一旦出现将损失惨重。因此，从技术、设计方面建议配置母线专用主保护，以确保操作人员的人身安全及系统的安全、稳定运行。
开关设备内电弧光产生的人为原因有误入带电间隔、隔离开关误操作、带接地线合闸、忘记测量工作区内的电压。技术原因有设备故障和带电设备的误操作，设备正常检修后，遗漏工具在开关设备内，错误的接线和母线连接，绝缘老化和机械磨损、过电压、小动物（尤其是老鼠）、灰尘、温度、湿度、腐蚀等环境因素。如果在开关柜内发生电弧光故障，由于开关柜中的空气压力和温度迅速增加，如果不及时切除，将造成人员伤亡、设备损坏等重大损失。
中、低压开关柜是供电系统的供电枢纽。在发生内部故障时，是否能迅速地切除故障，对配电系统的安全运行至关重要。但是，按目前的保护方案，中压母线尚没有配置任何专门的保护，而是由进线开关的相关后备保护来兼顾的；但是进线开关与出线开关的保护需要相互配合；一般速断保护延时的级差至少为300毫秒，甚至500毫秒或更长；而过流保护的配合级差更是长达1～2秒。所以，配电系统中、低压母线上所发生的任何故障都至少要延时切除。
换句话说，现有的厂用中、低压母线能在第一时间切除故障的保护还是个空白。可是，我们只要稍加注意，就会发现，不论是中、低压（开关柜）母线的上游还是下游的诸多电气设备都配有快速保护。相比之下，中、低压母线的安全性和可靠性却没有得到足够的重视。鉴于中、低压母线的重要地位，任何故障的延时切除，都是我们极不愿意看到的状况。因为开关柜内的各种故障，其短路电流所产生的电弧及其大量的高温，使柜内气体急剧膨胀，可在极短的时间内达到顶峰，严重危及人身和设备安全。
电弧光保护系统利用弧光和电流双重判据，快速可靠地切除中、低压开关柜母线上及配电设备发生的弧光短路故障，弥补现有开关柜母线保护的空白。它可以减少开关及上游变压器设备的损害，缩小事故障范围；避免或减轻工作人员在发生电弧短路故障时所造成的伤害；保护中、低压开关设备免受严重损坏，防止火灾的发生；保护昂贵的主变压器或厂用变压器免受短路电流冲击而损坏；最大限度地减少用户的停电时间。在第一时间内切除母线和开关柜内部故障，尽可能地缩短电气设备的恢复供电时间；延长现有开关设备的使用寿命，推迟更换开关设备的投资。确保电气设备的安全，以及全厂的安全、可靠运行。
一旦发生电弧光故障，这一装置可以迅速可靠动作，切除故障电源，准确定位故障点。对于变电所、大型企业用电的各种运行方式，可以具体情况和客户需要灵活配置，适应性强。BS622 电弧光保护综合测控系统是我公司根据市场需要开发的新一代产品，系统动作准确，反应灵敏，可靠性高。BS622 采用分布式模式设计，适合作为中低压母线保护，具备灵活的组网特性。其中馈线保护单元可独立形成最小化保护系统，单独保护馈线以减小事故停电范围。馈线单元也可运行于集中监控模式，通过某一主单元与调度通信。BS622 电弧光保护采用检测弧光和电流为输入量，可单独做为过流保护，纯弧光保护，及弧光与过流双判据保护。本系统具有原理简单、动作可靠迅速、对一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式的优点。BS622 是发电厂、变电站、工业及商业配电系统 380V～35kV 中低压母线保护的理想解决方案。使用 BS622 电弧光保护，可以快速切除故障，从根本上限制故障电弧延续时间，消除其对人身的危害，最大限度地降低弧光对电气设备的损坏程度，避免主变压器等设备长时间遭受短路电流的冲击而损坏，阻断故障的扩大。

H. 电气系统中弧光保护装置的具体作用是什么

快速灭弧，防止高温烧毁设备，以及不能及时断路

I. 电弧光保护在电解铝供电整流中的应用

摘要：电弧光保护核滚旦对于电解铝供电整流系统来说十分重要，比善黄华林就如何更好的进行电弧光保护，从电弧光保护的原理分析、电解铝供电整流中的电弧光保护措施、电解铝供电整流中的电弧光保护应用三方面进行了探讨，希望能够为提高电弧光保护提出合理的借鉴。
关键词：电解铝；供电整流；电弧光保护；
随着我国铝业的不断长足发展，电解铝领域也相应的得到了发展，整流柜作为该领域的重要设备，不得不增加整流机组的数量和容量来适应发展，这样很可能产生电弧，引发短路事故。因此，如何有效进行电弧光的保护是现阶段需要探究的道路。
一、电弧光保护的原理分析
电弧光保护是指光信号在传输到弧光传感器的时后，被转换成为电流信号，电流信号再通过弧光传感器传输到电弧光保护的辅助单元，辅助单元又将信息传输改扰给主单元。主单元如果同时测到电流增量与弧光时，系统会释放出跳闸信号；如果只发现其中一项，则只释放报警信号，不释放跳闸信号。
二、电解铝供电整流中电弧光的危害性
电弧光在整流系统整流装置内部发生时，会释放很多气体，释放的气体含有毒物质，对工作人员的身体健康产生严重的危害，对供电整流机体表面进行污染，降低绝缘电阻；同时这些气体会形成很强的压力波，这种压力波能够破坏整流柜体的整体结构，对整体绝缘造成破坏，在电弧光很强时，严重时会造成整流柜柜体交、直流母线，或直流正负母线间的弧光性短路，巨大的短路电流产生很强的电动力，造成整流柜爆炸事故，甚至引起整个电解系列停产的恶性事故。电弧光同时也是在交流供电系统内常见故障，电弧光很强时，可能引起供电系统线路短路。比如高压开关柜内的电弧光短路就是一种经常发生的故障， 它通常是源于高压开关柜的温度经常性的过高，导致真空断路器的绝缘性拉杆被损害，造成绝缘线路被烧坏，危害到整个供电系统。
三、电弧光保护系统的结构
（一）主控单元
bs622主控单元包括对电流的检测以及对短路进行失灵的防护。主控单元在保护系统中起着检测电弧光信号与电压的作用。它具备完整的自检功能，可以对系统实行在线实时检测，当系统出现故障的时候，即使向综合自动化系统传送。具体来说是在同时检测到电压与电弧光信号时，发出跳闸的信号。检测到电压和电弧光信号中其中一项时，发出报警信号，但不发出跳闸备裂的信号。同时对信号进行数据处理，通过处理后的信号，可以对电弧光具体位置进行定位。
（二）辅助单元
辅单元能够连接主单元与弧光单元，能够对弧光保护装置进行逻辑设置、对弧光传感器进行监测、对电弧故障进行定位。弧光辅助单元是一种扩充装置，配有数个弧光输入的端口与光带。电弧光保护系统的工作原理是电压原理，即所谓的电流保护。那么就有必须要对电流进行严格的检查，检查后将其转换成信号再传给主单元，因此电流信号是检查故障的一个主要方向。
（三）弧光单元
arcsensor系列弧光单元主要是由电弧光传感器构成的，弧光传感器安置在柜里的所有间隔中，能够对电弧光进行有选择性的由易到难的保护。其工作原理主要是进行信号间的转换工作。当弧光单元检测到电弧光信号时，将信号转换成电信号，再将电信号传给主单元。同时，电弧光传感器还能进行电磁屏蔽，不会受其他信号的影响而发错指令信号。目前，电弧光传感器主要有探头式和光纤式两种形式。
四、电解铝供电整流中的电弧光保护应用
（一）电弧光保护整体应用现状
现阶段，所有的金属铝都需要用电解方法来获取，这就促使电弧光系统被普遍运用于国内外的电解铝领域。并且，电弧光保护系统已经被发达国家运用到发电厂和变电站等地方，逐渐成为防止电弧光产生的重要方法。目前，我国也开始积极尝试将电弧光保护系统运用到发电变电厂中去。电弧光保护是以保护在场工作人员的生命安全和减小设备损失为目的。
与此同时，电弧光保护能够对电弧故障的发生点进行准确的定位，方便检修人员进行即使的故障处理，尽快恢复供电，减小企业的损失。
（二）电弧光保护具体应用情况
比善科技重点以10 kV高压室的电弧光保护来进行具体应用研究。
在所有的馈线开关柜上分别装配好弧光综合保护系统，需要把馈线柜的开关房和电缆室单独的设为检测点。其中，所有的装置都能进行独立运行和联合运作，有自动跳离馈线柜的功能，同时，母线不能够停电。电弧光保护的其他判别依据，电流信号来自馈线柜中的电流互感器，输出的调整指令则作用于馈线柜中的控制回路。前两对跳闸接口可以分别设为T1和T2，作为过电流/弧光跳闸输出，动作出口不能大于7cm，隔断馈出线电源以及将出现重合闸关闭。后两对跳闸接口可以设为T3和T4，主要是进行电流延时的跳闸输出。在没有出现弧光的现状下，当延时达到600ms时，以延时来发出跳闸指令，是馈线柜的二级电流保护措施。电弧光综合保护系统应该有母线保护的功能，在母线室用光传感器对其开展施光探测，最后将信号传送到主控制单元。在电弧光检测的过程中，如果T1和T2跳闸口低于7ms时，对进线柜与母联机开关实施自动跳闸；在T3和T4跳闸口延时达到600ms，并且母线室与进线柜在未出现弧光的情形下，用延时来释放跳闸指令，是进行电源的二级电流保护措施。
弧光综合保护装置配备容易，只需对馈线柜与电源进线柜分别安置一台电弧光设备。保护装置设有可编程的逻辑跳闸功能，能具体针对母线柜保护与馈线柜保护进线相应的保护。具有自动跳离馈线柜的设置，能够防止电缆头爆炸以及电缆沟失火造成的开关柜事故的发生，降低开关柜房的电弧受损以及主变压器的受损情况。
类似情况，可以在整流柜内根据需要配备相应的弧光保护装置，一般配有一个弧光保护判断输出单元及几个弧光保护信号采样单元，采样检测装置采用探头式和光纤式，合理布局在整流柜内部易发生弧光的元件、母线及快熔母线附近。当有弧光发生时，通过探头和光纤采集到弧光信号送入保护判断输出单元进行逻辑判断输出，及时跳开高压侧断路器，及时熄灭电弧缩小事故范围，降低设备故障损失。在实际应用中还需同时配置逆流保护，在弧光已经引起直流正负短路情况下极端，跳开其它并列运行的整流机组高压断路器，避免向本台整流柜短路点送电的情况发生。在运行的过程中，系统状况优良。主要表现在：系统较之以前更稳定、实用，没有再出现过误动作的情况，并且，系统操作简单，也更方便工作人员快速掌握。

J. 开关柜弧光保护装置

概述

在110KV变电站的中低压母线一般不配置母线保护，近年来为了有效抑制变电站中低压母线开关设备损坏及母线和断路器故障引起主变压器损坏的发生，越来越多的变电站中低压开关柜配置电弧光保护。通过弧光保护装置可以快速地切除故障点，保证系统的安全稳定运行。

应用范围

适用于电力开关柜中，引入电弧光保护装置，可以捕捉到电气弧光，并快速地切除故障点，保证电力系统的安全稳定运行。

主要特点

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，从发现故障到出口跳闸时间间隔优于10ms，确保开关柜内设备的弧光在75ms以内切除。

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三相电流值。

6、多种辅助保护功能

主控单元不但有弧光保护，还有断路器失灵等辅助保护，这些保护是弧光保护的合理配置和有效补充。

主要作用

1、减少或降低电弧光对于人体的伤害；

2、减少或降低电弧光短路故障对于设备的损害；

3、避免变压器因近距离母线故障造成动稳定破坏，延长变压器的使用寿命；

4、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；

5、减少因电弧光故障造成设备停运的时间，更快地恢复供电。