弧光传感器 电力百科｜什么是弧光保护？电弧光的监测及保护

电力百科｜什么是弧光保护？电弧光的监测及保护

【能源人都在看，点击右上角加'关注'】

北极星输配电网讯:电弧是放电过程中发生的一种现象，当两点之间的电压超过其工频绝缘强度极限时就会发生。当适当的条件出现时，一个携带着电流的等离子产生，直到电源保护设备断开才会消失。空气在通常条件是很好的绝缘体，但由于温度的升高或者其他外部因素的作用，其化学和物理特性发生改变时，它可能变成通电的导体。

只要两端的电压提供的能量足以补偿热损耗并维持适当的温度条件，电弧将会持续发生。如果电弧被拉长和冷却，维持它的必要条件缺失进而熄灭。类似地，如果电路两相发生短路也可以产生电弧。短路是两个不同电压的导体发生低阻抗的连接，形成低阻抗的导电体，（例如：金属工具遗忘在柜子的母排上、错误的连接或动物闯入柜子内，这些都是各种潜在的可能）一旦形成短路，会引起很大的短路电流值，其大小取决于电路的特性。

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。

开关柜和控制柜内电弧的发生

主配电柜或大型的电气设备(如变压器或发电机)附近短路能量高而且有故障产生时的电压也很高。

在柜体内形成电弧的过程可分为四个阶段:

压缩阶段:电弧占据了整个空气空间，由于持续的释放能量产生过热，导致对流和辐射，保留在柜内的空气被加热，在整个初级阶段不同区域的温度和压力值不一样。

扩展阶段:从这一瞬间开始，内部压力增加，由于过热的空气开始流动而形成一个空洞。在这个阶段其压力达到最大值，并因为热空气的释放而开始减弱。

发射阶段:由于电弧能量的持续释放，几乎所有的空气均被一个缓和但恒定的压力挤压出去。

发热阶段:在驱逐出空气后，柜内的温度几乎达到电弧的温度。最后阶段就由此开始，直至熄灭。此时，所有金属和绝缘体在受到产生的气体、烟雾和溶蚀物质颗粒的侵蚀后，已融为一体了。

当电弧出现在非常封闭的设备环境时，可能不会出现上述某些阶段或者只有较少的影响;然而，在电弧的周围，会形成压力波、并导致温度的上升。

以下数据表明了一个电弧所具有的危险性:

压力:已估测，在一个相距60cm的20kA故障电弧，一个人所抵受到的压力为225kg;这种突如其来的压力会对耳朵造成永久的伤害。

温度:电弧的温度可以达到约为7000-8000°C

声音:电弧发出的声音强度高达160db(枪声发出的爆破声仅为130db)。

折叠电弧光的危害

开关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。

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

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。

免责声明：以上内容转载自北极星电力新闻网，所发内容不代表本平台立场。

全国能源信息平台联系电话：010-65367702，邮箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社

常见弧光系统选型及适用场景 母线弧光保和馈线弧光保护 弧光传感器

世东电气常见弧光系统选型配置举例

一、单母线弧光保护系统：

单母线单进线接线，当负载较少时，只需一台弧光保护，单独组成弧光保护系统，即可实现弧光故障的处理

当进线条数超过2条及以上，建议每条进线配备一台母线弧光保护装置。进线之间存在联络柜，母线弧光保护装置需有额外的跳闸出口跳开联络柜，将问题段母线第一时间切除。通过这种方式可避免事故的进一步蔓延

世东电气推荐的此类案的优点是成本相对较低，更适合于改造，或一些小型项目。缺点是任何故障点故障都会跳闸进线柜，同时，监测点相对较少

二、馈线弧光保护系统：

在每一个有断路器的开关柜上，安装一台馈线弧光保护装置，馈线弧光保护不仅可实现对本柜的常规线路保护，当产生弧光故障时，会第一时间跳开保护的开关柜

监测的弧光点可选1-3路。这样，除了可保护母线室之外，也可对电缆室以及断路器室进行弧光监测及保护

世东电气推荐的此类案保护的功能更细化，测试点分布比较均匀全面。当出现弧光危害时，装置不会因为某一段的故障，而跳开整个母线系统

三、母线及馈线弧光保护组合系统：

在新建中大型项目中，推荐使用母线及馈线弧光保护组合的系统

母线弧光保护装置主要监测母线室内的弧光故障。当任何一个开关柜的母线室产生弧光，同时，进线柜电流产生明显异常时，跳闸进线柜

馈线弧光保护装置主要监测断路器室和电缆室的弧光故障。当本柜内断路器室和电缆室产生弧光故障，馈线弧光自身跳开本侧开关柜，不影响其它邻柜运行。同时，馈线弧光发出动作信号给母线弧光保护单元，母线弧光保护，根据馈线弧光的动作信号，以及进线侧电流运行情况，选择性进行跳闸

世东电气推荐的此类方案从应用性和安全性上来说都是高的。用户可根本性实现对开关柜及母线系统的弧光监测。有效避免弧光事故的发生

四、多功能弧光保护组合系统：

针对于开关柜的保护，目前除了弧光保护之外，还可以进行:局放监测、无线测温、烟雾监测等多方位监测，形成开关柜多功能、智能保护系统

参考阅读▼

1、世东电气母线弧光保护装置简介：

功能的判断逻辑通常是保护电流和弧光双判据。当任一进线柜的电流异常，同时，弧光传感器检测到被监测区域内有弧光产生，母线弧光保护就会发出跳闸信号，跳开进线柜。根据设定装置，也可输出额外的跳闸信号，用于跳开其它开关柜

母线弧光保护可最多接入48路弧光监测点，每个弧光监测点都可单独设置相应定值参数

支持纯弧光、弧光和电流双判据动作逻辑

动作时间最快可达到7ms

弧光发生点可定位

可扩展接入4组电流，同时保护4组进线

主机可接入最多48路弧光传感器

最大可输出9路动作继电器出口

支持串口MODBUS通讯协议和以太网IEC103通信协议

具自检功能

2、世东电气馈线弧光保护装置简介：

判断逻辑为电流和弧光双判据。当采样电流异常，同时，弧光传感器检测到被监测区域内有弧光产生，馈线弧光可发出跳闸信号，跳开本柜

馈线弧光保护可大大降低弧光保护系统的影响范围。同时，其扩展功能也更加强大（可扩展接入三相保护电流和零序电流）

可接入测温传感器，实现温度采集及告警

主机可接入3路弧光传感器

最大可输出4路动作继电器出口

支持纯弧光、弧光和电流双判据动作逻辑

动作时间最快可达到7ms

弧光发生点可定位

支持串口MODBUS通讯协议

3、世东电气弧光传感器（ST标准型）简介：

弧光传感器是探测弧光的光感应元件。不发生电弧光故障时，光强度大幅度增加，弧光传感器将光信号转换成电信号传送给弧光保护，或弧光扩展单元

弧光传感器接线无极性，可安装在开关柜内相关部位，监视那些脆弱而又重要部件，如:开关柜内的母线间隔、中下部CT和PT部件、断路器触头、电缆连接头等

可见光或紫外光感光型

探测角度0-270°。

玻璃光纤接线方式

光信号传输方式

感光阈值1-10mw/cm²

传输最大距离30米

相关问答

[回答]改善了工人的劳动条件。采用点焊机器人工人只是用来装卸工件,远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等,使工人从大强度的体力劳动中解脱出来。点焊机器人组成...

自动变光电焊镜片在没有太阳的车间里能用,可以自动变光。自动变光焊接面罩:动变光滤光镜运用光电原理,在电焊弧光产生的霎时,极高的速度由亮变暗。暗度能够...

[回答]A、每个电子吸收一个的光子,只有当入射光的能量大于逸出功,才会有电子飞出,故A错误;B、锌板在弧光灯照射下,发生光电效应,有光电子逸出,锌板失去电...

[回答]常规的焊接机器人系统由以下5部分组成。1、机器人本体,一般是伺服电机驱动的6轴关节式操作机,它由驱动器、传动机构、机械手臂、关节以及内部传感器...

[回答]常规的焊接机器人系统由以下5部分组成。1、机器人本体,一般是伺服电机驱动的6轴关节式操作机,它由驱动器、传动机构、机械手臂、关节以及内部传感器...

[回答]喂线机特点操作简单,省时省力;可对作业产生的烟气和弧光进行管理和控制,从而减少或消除球化作业对环境的污染等。喂线机种类单流喂线机、数控双流喂...

单色光(monochromaticcolor),混合色光的组成部分。单一频率(或波长)的光,不能产生色散。由红到紫的七色光中的每种色光并非真正意义上的单色光,它们都有...

[回答]改善了工人的劳动条件。采用机器人焊接工人只是用来装卸工件,远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等,使工人从大强度的体力劳动中解脱出来。焊接机器人组成...

描述也太简单了,照片也没有,干式变压器一二次绕组清理干净后,尽量排除内部杂质,保证干燥,如果耐压值正常是可以正常使用的,测量短路电阻判断是否存在短路,...

开发与应用是荧光灯发展史上的一个重要里程碑。无极荧光灯即无极灯,它取消了对传统荧光灯的灯丝和电极,利用电磁耦合的原理,使汞原子从...无极荧...