光电式电弧光保护系统的应用与分析

1、光电式电弧光保护系统的应用与分析王大勇 水电三局制造安装分局摘要:本文介绍RIZNER（瑞胜）公司生产的电弧光保护专家光电式电弧光保护系统RIZNEREagleEye的构成，阐述控制原理，说明调试方法及其在发电厂、变电站等中低压开关柜内的成功投入使用，结合继电保护装置着重讨论该系统的优越性。关键字：电弧光保护 控制原理 应用分析1.概述中、低压母线在发生短路故障、运行人员误操作和误入带电间隔等原因产生的电弧光对设备及人员造成的危害极大。电弧光使开关设备内的压力和温度迅速升高，如不及时切除，容易造成电缆护套着火和母线熔毁，并且产生大量有害气体伤害呼吸系统、高温灼伤皮肤和刺伤眼睛。短路故障时，开关

2、设备剧烈震动使固定件松动脱落、甚至导致开关柜爆炸造成人员伤亡。中低压母线系统中一般不配置专用的快速母线保护，而是依赖上一级的后备过流保护切除母线故障，过流保护有延时，这就导致故障切除时间较长，增加了设备的损害程度。光电式电弧光保护系统RIZNEREagleEye原理简单、动作迅速可靠，能够有效减轻电弧光对设备和人身的伤害。 2.系统的构成系统主要由主控单元、电流单元、弧光单元、弧光传感器、电源模块、光纤三工器（可选用）及连接各部件之间的光纤和数据线组成。 (1)主控单元用于管理、控制整套电弧光保护系统。它检测故障电流和弧光信号，并对收到的两种信号进行处理、判断，在满足跳闸的条件时，发出跳闸指令

3、切除故障。 主控单元有4个数据输入接口，共可接入24个弧光单元或电流单元；输出接口包括4路快速跳闸输出和6路常规继电器跳闸输出共有4+16个弧光检测口。当弧光信号输入超过16个时。推荐采用弧光单元。主控单元根据弧光单元或者弧光传感器输送的信号，能准确地判断故障点位置。(2)电流单元用于检测过电流信号，ABC三相电流均可检测，可同时匹配5A、1A的电流互感器，其中电流的整定可通过面板上的电位计来调节，整定范围从50%至500%。电流单元检测到的信号通过光纤和数据线传到主控单元，主控单元依据设定的逻辑判断是否发出跳闸指令。每个电源进线装设一台电流单元。(3)每个弧光单元包含10个弧光检测接口，这些

4、接口均为光纤接口，用于连接弧光传感器。弧光传感器的感光强度则可以通过弧光单元面板上的电位计来调节设定，可以从10KLux调节至50Klux。弧光单元检测到的信号通过光纤和数据线传到主控单元，主控单元依据设定的逻辑判断是否发出跳闸指令。弧光单元通常安装在选定的某个开关柜中。(4)弧光传感器是探测弧光的感应原件。当发生弧光故障时，光强度大大增加，弧光传感器直接将光信号传送给主控单元或者弧光单元。(5)电源模块工作电源为交直流两用，基本上不受现场制约。AC85-264V或者DC80-350V、19-140V，输入频率47-440Hz，输出功率12W。(6)光纤三工器（可选用）可以在标注数量的保护通道

5、不足的情况下，非常方便的扩展保护点，并且节约相应费用。在不影响电弧光保护系统功能的情况下，满足了用户扩展保护点的要求，给用户带来了极大方便。3.系统控制原理电弧光保护动作判据为故障时产生的两个条件：弧光和过电流。当检测到弧光和电流增量时发出跳闸指令信号；当检测到弧光或者电流增量时发出报警信号，并不发出跳闸指令。4.系统优点(1)动作迅速可靠跳闸回路采用了快速继电器Triac技术，确保保护系统在1ms内发出跳闸信号，加上断路器动作时间(35-60ms)，使开关柜内部电弧光故障总切除时间控制在60ms以内，而且在外观上无明显损坏。继电保护装置包括测量、计算、自检、动作等时间累计约44ms, 加上断

6、路器动作时间，差动保护和无时限电流速断保护动作，故障切除时间约100ms。即使电流速断保护比弧光保护多40ms,查看弧光危害示意图，电缆已经燃烧。如果是带时限电流速断保护延时100ms、过电流段延时300ms,已经达到柜体燃烧甚至爆炸的可能。通过检测弧光信号和过电流闭锁的双判据原理，实现了保护的可靠动作。整套系统持续全面的自检功能，充分保证整套系统工作的可靠性和安全性。电弧光保护和过电流保护时间对照表电弧光保护一般保护测量1ms20ms计算不需要2ms自检随时2ms动作时间1ms6-10ms其他不需要10ms整体时间1ms40-44ms(2)故障点定位功能根据弧光传感器的实际安装位置可以实现分

7、区保护的功能。弧光传感器可以安装在开关设备的任何位置（一般安装在母线室内，以检测母线故障），并在主控单元上显示故障发生的位置，此功能可以减少故障处理时间，快速恢复供电。(3)抗干扰能力强弧光保护系统采用无源弧光传感器探测弧光，系统主控单元、弧光单元、电流单元及传感器采用了光纤星形连接及传输技术，且装置完全满足电磁兼容EMC的标准，确保了整个弧光保护系统的可靠性及高强的抗干扰能力(4)断路器失灵保护在主断路器拒动时发出跳闸指令跳上一级断路器，提高保护系统的安全性。(5)配置灵活、适应性强系统采用先进的处理技术，通过对弧光和过电流动作信号的灵活编程，可对各段母线提供选择性保护，适用不同类型的接线和运行方式。5.结束语光电式电弧光保护是电气保护一个新的分支，电弧光保护以感光快速和电流大小的逻辑配合使其优越性表现更为突出，无差错、误动等可靠性而更具有普及性的一方面。弧光保护具有保护逻辑简单、动作迅速等优点，在某一方面，也可以作为一种后备保护。电弧光保护一般现场安装、调试，安装方便灵活，调试简单，