一、概述
廠用(yòng)/配電(diàn)中(zhōng)壓開關櫃為(wèi)全廠輔機/供電(diàn)系統的供電(diàn)樞紐。在發生内部故障時，是否能(néng)迅速地切除故障，對全廠/配電(diàn)系統的安(ān)全運行至關重要。但是，按目前的保護方案，存在以下幾個問題：
①中(zhōng)壓母線(xiàn)尚沒有(yǒu)配置任何專門的保護;而是由進線(xiàn)開關的相關後備保護來兼顧的;
②進線(xiàn)開關與出線(xiàn)開關的保護需要相互配合:一般速斷保護延時的級差至少為(wèi)300ms，甚至500ms;
③過流保護的配合級差更是長(cháng)達1–2秒(miǎo)。
所以，廠用(yòng)/配電(diàn)系統中(zhōng)壓母線(xiàn)上所發生的任何故障都至少要延時切除。換句話說，現有(yǒu)的廠用(yòng)中(zhōng)壓母線(xiàn)能(néng)在第一時間切除故障的保護還是個空白。可(kě)是，我們隻要稍加注意，就會不難發現不論是中(zhōng)壓開關母線(xiàn)的上遊還是下遊的諸多(duō)電(diàn)氣設備無一沒有(yǒu)配有(yǒu)快速保護。相比之下，我們恐怕很(hěn)難有(yǒu)充分(fēn)的理(lǐ)由來說明，中(zhōng)壓母線(xiàn)的安(ān)全性可(kě)靠性應該受到這樣的懈怠。鑒于中(zhōng)壓母線(xiàn)的重要地位，任何故障的延時切除，都是我們極為(wèi)不願意看到的狀況。因為(wèi)開關櫃内的各種故障，其短路電(diàn)流所産(chǎn)生的電(diàn)弧及其大量的高溫，使櫃内氣體(tǐ)急劇膨脹，可(kě)在極短的時間内達到頂峰，嚴重危及人身和設備安(ān)全。
1.1電(diàn)弧光産(chǎn)生的原因
引起開關櫃弧光短路故障的原因很(hěn)多(duō)，主要有(yǒu)：絕緣故障、載流回路不良、外來物(wù)體(tǐ)的進入、人為(wèi)操作(zuò)錯誤、系統改變或故障等。
1.2電(diàn)弧光的能(néng)量
開關櫃發生内部弧光故障産(chǎn)生的短路功率可(kě)高達8~60MW，所産(chǎn)生的能(néng)量與電(diàn)弧的燃燒時間、短路電(diàn)流的平方值、櫃體(tǐ)幾何尺寸以及所使用(yòng)的材料等因素有(yǒu)關，其中(zhōng)較主要的因素是短路故障電(diàn)流及電(diàn)弧燃燒的時間，電(diàn)弧能(néng)量與有(yǒu)關電(diàn)弧燃燒的時間的關系如圖所示。從圖中(zhōng)可(kě)以看出，電(diàn)弧燃燒持續時間超過100ms，所釋放的能(néng)量開始急劇增加，接着各種故障效應對開關設備的電(diàn)纜、銅排以及鋼材造成嚴重損壞.
1.3電(diàn)弧光對設備的傷害：
電(diàn)弧光發生時産(chǎn)生的大量氣體(tǐ)，其壓力波可(kě)造成盤體(tǐ)變形、破碎；電(diàn)弧可(kě)使銅排氣化的體(tǐ)積膨脹，空氣因高溫而膨脹；爆破音造成盤内強烈震動，使固定元件松脫。高溫可(kě)造成電(diàn)纜在100ms内燃燒、及所有(yǒu)絕緣材料的燃燒，造成銅排、鋁在150ms内燃燒熔毀氣化，并産(chǎn)生大量的濃黑有(yǒu)毒的煙氣，這些含有(yǒu)大量碳黑煙氣将迅速擴散至整段母線(xiàn)和開關櫃，造成所有(yǒu)一次和二次設備表面的嚴重污染，使得絕緣電(diàn)阻為(wèi)零。
由于開關櫃為(wèi)剛性連接，結構緊湊，空間有(yǒu)限，使得任何方式的清理(lǐ)工(gōng)作(zuò)，都将是耗時，費力的。更不用(yòng)說受損設備的更換了。較為(wèi)重要的是整段母線(xiàn)的停役，給全廠帶來的經濟損失将是無法估量的。同時要想使設備的絕緣完全恢複到原來的水平幾乎是不可(kě)能(néng)的。
ZD-DHG電(diàn)弧光保護系統使用(yòng)電(diàn)弧光探頭監測電(diàn)弧光信号，配合過流判斷故障，其整組動作(zuò)時間小(xiǎo)于20ms，加上斷路器35-60ms的跳閘時間，能(néng)有(yǒu)效保護開關設備，是目前動作(zuò)較快的電(diàn)弧光保護系統，是中(zhōng)壓開關櫃内部故障保護的較佳解決方案。
二、ZD-DHG電(diàn)弧光保護裝(zhuāng)置的特點：
?整組動作(zuò)跳閘出口快；
?采用(yòng)過流和弧光做判據，動作(zuò)可(kě)靠；
?持續全面的自檢功能(néng)；
?可(kě)按各類不同接線(xiàn)靈活編程；
?安(ān)裝(zhuāng)簡便靈活。
三、系統組成
3.1主控單元ZD-DHG-H
主控單元通過檢測短路電(diàn)流和來自弧光傳感器的動作(zuò)信息，并對收集的數據進行處理(lǐ)、判斷，發出跳閘信号以切除故障。該系統弧光單判據與弧光電(diàn)流雙判據可(kě)選。此外，主控單元根據輔助單元傳送來的弧光傳感器的動作(zuò)信息，提供弧光故障點的定位信息。
3.2弧光采集器ZD-DHG-C
弧光采集器安(ān)裝(zhuāng)在控制櫃中(zhōng)，每個采集器可(kě)測量8路弧光，設置2繼電(diàn)器出口，2路開關量輸入；弧光采集器采集到故障信号通過通訊接口傳回主機，由主機做出判斷是否發出跳閘指令。
3.3電(diàn)流采集器ZD-DHG-A
電(diàn)流采集器安(ān)裝(zhuāng)在控制櫃中(zhōng)，每個采集器可(kě)測量6相電(diàn)流采樣，設置2個繼電(diàn)器出口，2路開關量輸入；電(diàn)流采集器采集到故障信号通過通訊接口傳回主機，由主機做出判斷是否發出跳閘指令。
3.3弧光電(diàn)流采集器ZD-DHG-Z
弧光電(diàn)流采集器安(ān)裝(zhuāng)在控制櫃中(zhōng)，每個采集器可(kě)測量3路弧光，三相電(diàn)流采樣，設置2個繼電(diàn)器出口，2路開關量輸入；弧光電(diàn)流采集器采集到故障信号通過通訊接口傳回主機，由主機做出判斷是否發出跳閘指令。
3.4弧光傳感器ZD-DHG-P
弧光傳感器安(ān)裝(zhuāng)在櫃内各間隔中(zhōng)，可(kě)實現由簡單到複雜、有(yǒu)選擇性的保護。弧光傳感器作(zuò)為(wèi)光感應元件，在發生弧光故障時檢測突然增加的光強，并将模拟光信号傳給弧光單元或直接傳給主控單元，弧光單元将光信号轉為(wèi)電(diàn)信号之後進行比較、濾波、編碼、電(diàn)光轉換，由光纖将數字光信号傳給弧光擴展器或者主控單元。
四、工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)及特點
4.1工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)
保護系統中(zhōng)的弧光保護系統通過檢測開關櫃内部發生故障時發出的弧光和電(diàn)流、接地信号突變量來判斷是否發生故障。其判斷原理(lǐ)如下圖所示：
電(diàn)弧光保護原理(lǐ)示意圖
4.2弧光保護與一般過流保護比較
ZD-DHG有(yǒu)效降低電(diàn)弧光傷害的方法是以較快的速度切斷故障電(diàn)源，弧光保護正是為(wèi)此需求而設計。弧光保護能(néng)快速檢測弧光的出現，将它的燃弧時間減到較少，從而減少設備财産(chǎn)的損失，保護工(gōng)作(zuò)人員的人身安(ān)全。
五、技(jì )術指标和使用(yòng)環境
?裝(zhuāng)置電(diàn)源電(diàn)壓：AC/DC85～265V
?裝(zhuāng)置功耗：主機：≤10W分(fēn)機：≤5W
?輸出觸點容量：繼電(diàn)器：AC250V5A
?開關量輸入：AC/DC220V
?電(diàn)流采樣精(jīng)度：±5%。範圍：0.1In～20In，瞬間20倍過流值（1A、5A可(kě)選）
?RS485通訊：波特率9600bps19200bps57600bps115200bps可(kě)選
隔離電(diàn)壓2500VDC
?工(gōng)作(zuò)環境溫度：-10℃～+50℃運輸極限環境溫度：-40℃～+70℃
貯存極限環境溫度：-25℃～+55℃
?大氣壓強：86～106KPa
?海拔高度：小(xiǎo)于2000m，特殊情況下可(kě)達到4000m
?弧光單判據反應時間：≤10ms
弧光電(diàn)流雙判據反應時間：≤20ms
?适用(yòng)範圍：3kV～35kV
?環境濕度：5%～95%（裝(zhuāng)置内部不結露、結冰）
?污穢等級:蝕性氣體(tǐ)、蒸汽、導電(diàn)塵埃，不得有(yǒu)爆炸性氣體(tǐ)和破壞絕緣性氣體(tǐ)。
