安科瑞 徐浩竣

江苏安科瑞电器制造有限公司

18706168062

在现代电力系统中，母线作为一种关键的输电装置，负责将电能从发电厂输送到各个变电站或配电所，并最终分配给各个用电单位。其中，中低压母线因其电压等级较低（通常在1千伏以下），主要用于配电系统，满足家庭和企业的日常用电需求。然而，中低压母线由于出线多、操作频繁、易受小动物危害等因素，故障几率相对较高。因此，弧光保护在中低压母线中的应用显得尤为重要。

弧光是由于电力系统中的短路故障而产生的，其以极高的速度（300m/s）爆发，摧毁途中的任何物质。只要系统中不断电，弧光就会持续存在，对电力设备及操作人员构成严重威胁。弧光放电燃烧不仅会导致开关柜内爆炸，其释放的燃烧气体和热能还会迅速扩散，融化和蒸发金属，造成重大财产损失和人员伤亡。

传统的中低压母线保护多依赖于上一级元件的后备过流保护，这种保护方法存在明显的弊端。由于动作时限较长（通常在300～1400ms），往往不能迅速切除故障，导致事故的发展和扩大。此外，这种保护方法还缺乏故障点的准确定位，增加了维修人员查找和修复故障的时间，降低了电力系统的可靠性和安全性。

弧光保护系统通过安装于开关柜或电缆沟等地的光感探头，感受故障点电弧光的变化，同时检测电流互感器（CT）中的二次电流增量。当同时检测到弧光和电流增量时，系统发出跳闸命令，迅速切除故障。弧光保护系统具有以下显著优势：

1. 保护原理简单：通过感受故障点电弧光和采集电源进线电流构成“与”门，系统组成相对简单。

2. 配置灵活、适应性强：系统使用处理器技术，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，适用于不同类型的接线和运行方式。

3. 故障点定位功能：根据弧光传感器的实际安装位置，可以实现分区保护的功能，减少维修人员查找故障的时间。

4. 抗干扰能力强：采用无源弧光传感器探测弧光，各组成部分通过光纤连接，确保了整个弧光保护系统的可靠性及高强的抗干扰能力。

随着电力工业的快速发展，中低压母线系统的保护问题日益突出。弧光保护系统的应用，不仅能够有效切除故障，减少设备维护次数，还能提高电力系统的经济效益、安全性和可靠性。通过快速切除故障，弧光保护系统大大降低了事故扩大和财产损失的风险，保证了电力系统的稳定运行。

图1 电弧能量-时间曲线

弧光保护与传统保护之间的比较

传统母线保护方案有如下几种。

1、进线过流保护方案

利用微机过流保护实现中低压开关柜及其母线保护方案。过流保护动作时间需与各馈线过流保护时间配合，至少在300ms以上，动作时间不能满足快速切除弧光短路故障的要求。

2、变压器后备过流保护方案

该方案是目前应用广泛的中低压母线保护方案，保护跳闸时间一般整定为1.2～2.0s，更加不能满足快速切除中低压母线和线路故障的要求。

3、环流原理的高阻抗母线保护方案

该方案是专用的母线保护方案，保护动作时间一般为35~60ms。但是这种方案接线复杂、对CT要求高，安装在中低压开关柜有很多困难，也不经济。此外，由于其保护范围受到CT安装位置的限制，不能保护发生故障机率较高的电缆接头处的故障，并且也不能提供故障定位，因此其实用性差。

弧光保护专门用于来保护中低压开关柜母线，它的动作时间快，相比于传统的保护系统，更具优越性，它采用弧光和电流闭锁的方法来进行双重判断，增加了可靠性和性。它在发生故障时，能准确地定位，可减少维修人员查找故障点的时间，大大减短了维修时间，从而保障事故检修之后快速恢复供电。

安科瑞ARB5系列弧光保护装置

安科瑞ARB5系列弧光保护装置具有原理简单、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0.4kV-35kV中低压母线保护理想的解决方案。它通过弧光+电流双重判据或弧光单判据启动保护，其弧光单判据动作时间≤7ms；弧光+电流双判据动作时间≤20ms，为快速切除中低压弧光故障提供了技术支持。

安科瑞 ARB 主要指安科瑞 ARB5 和 ARB6 系列弧光保护装置，是专门用于中低压母线保护的先进设备。

这些装置集保护、测量、监视、控制、通讯、故障录波、事件记录等多种功能于一体。硬件采用一体化设计，内部集成了多个模块，可实现直接采集直接控制方式，节省大量信号处理和设备间信号传输及交换的时间。例如，ARB6 系列弧光保护装置能快速切除 0.4kV~35kV 中低压配电系统的电弧光故障。

ARB5 和 ARB6 系列弧光保护装置操作便捷、资源丰富、稳定可靠、维护方便，广泛应用于电力、水利、交通、工业、矿产、新能源、舰船、建筑楼宇等行业。其外形时尚，拥有大屏幕液晶显示和图形化多语言菜单，操作快捷方便。同时，该装置能够准确实时监测弧光信号，保护电流，为中低压等级电网的安全运行提供了有力保障。例如，在石油化工行业，可有效防止因弧光故障引发的重大事故；在数据中心，确保电力供应的稳定可靠，保护关键设备免受弧光危害。

图2 ARB5弧光保护逻辑原理图

ARB5弧光保护还具有失灵保护、CT监测、弧光故障点定位、弧光光纤链路自检及装置异常自检、支持包括IEC61850在内的主要行业内通讯协议等功能。

图3 ARB5弧光保护典型配置图

中低压开关柜母线弧光保护的应用案例

安科瑞ARB5系列弧光保护装置广泛应用于中低压开关柜母线保护。

（1）某机场10kV开关柜母线弧光保护

图4 某机场10kV开关柜ARB5弧光保护安装图

（2）某工厂0.4kV开关柜母线弧光保护

图5 某工厂0.4kV开关柜ARB5弧光保护安装图

综上所述，弧光保护在中低压母线中的应用具有重要意义。其原理简单、动作迅速、配置灵活、抗干扰能力强等特点，为解决中低压母线系统的保护问题提供了理想的方案。随着电力工业的不断发展，弧光保护系统将在中低压母线保护中发挥越来越重要的作用，为保障电力系统的安全稳定运行贡献力量。

*博客内容为网友个人发布，仅代表博主个人观点，如有侵权请联系工作人员删除。