一、弧光知识简介

       1. 电弧光发生的原因

电弧光发生的客观原因                 电弧光发生的主观原因

1）绝缘材料老化或材质缺陷            1）误入带点间隔

2）载流回路不良                             2）隔离开关带负荷操作

3）外来物体进入                             3）维修工具在开关柜内未带走

4）系统谐振过电压                          4）维修区域未做接地、验电等工作

   2. 电弧光的危害

1）弧光特性

开关柜内的发生短路弧光的功率可高达100MW，电弧燃烧所产生的能量与电弧的燃烧时间及短路电流变化值呈指数倍增长。

2）电弧光的破坏力
        · 电弧温度可达10000℃以上，将导致铜排（铝排）熔毁、气化，电缆燃烧
        · 过热导致压力上升，使开关设备易爆
        · 开关设备强烈振动，使固定元件松脱
        · 弧光发生时的高温、强光及瞬间电离产生大量的有害气体 ，会对现场工作人员的身体健康产生不利影响
        · 爆后产生的强烈冲击波，会对现场工作人员的耳膜、脏腑造成损伤，严重时会危及工作人员的生命安全
        · 开关柜的电气设备严重损坏，致使电网大面积停电，造成巨大的经济损失

   3. 弧光的抑制手段

弧光是由于高电压电离了空气而产生的，所以抑制弧光的主要办法就是快速切断电压，而且是在弧光发生的初期就快速切断其电能供应，使其失去能量供应而自动熄灭。   

   4. 我国中低压母线系统保护的现状

1）变压器后备过流保护方案
      这是目前国内广泛应用的中压母线保护方案。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合，保护跳闸时间一般整定为1.0 - 1.4秒，有的甚至更长，达2.0秒以上。这一动作速度很显然是远远不能满足快速切除中压母线故障要求的。

2）馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案
      这是近年来微机过流保护在中压馈线的广泛应用，国外提出的利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护，应用较为广泛的过流闭锁式保护方案。这一方案与变压器后备过流保护方案相比其动作速度有了一定的提高，典型动作时间为300 - 400ms。但对于要求100ms以内切除故障显然也是不能满足要求。

3）采用环流原理的高阻抗母线保护方案
      这是国外某些重要项目曾采用的专用电流差动中压母线保护方案，典型的保护动作时 间为35-60ms。考虑到断路器的分闸时间，这一动作速度对要求100ms 以内切除故障来说也嫌慢。而且，采用这种方案的接线复杂，对CT的要求高，安装在有很多出线的6-35kV母线上有很多困难，也很不经济。此外，由于其保护范围由于受到CT安装位置的限制，不能保护到发生故障几率较高的电缆室电缆接头处的故障。因此也不适合中压母线保护应用。
      总结：
      上述保护措施均有致命的弱点就是动作时间太慢，根据IEC298标准附录AA中规定的内部燃弧时间是100ms，保护装置动作时间小于10ms，才能有效的保护器件，否则会产生不可修复的损坏，从而延长故障修复时间。

二、Light-eye弧光保护系统

   1.Light-eye的保护原理

       弧光保护系统判断弧光故障产生时的两个物理量:弧光和电流。经研究，弧光在发生的初期是跳跃式增大的，导致电流也是跳跃式的增大，所以弧光保护的跳闸判据为“弧光和电流增量”，且同时出现。

   2.Light-eye弧光保护系统组成

       Light-eye弧光保护系统是一个模块化系统，包括：主控单元、采集单元、弧光传感器。

 1）主控单元
       主控单元是母线型弧光保护系统的核心。它负责输入量的采集、测量、计算及逻辑判断，实现系统的各种保护，并且与监测主站系统通讯，上传相关的信号。 在满足报警条件时，发出报警信号，在满足跳闸条件时，发出跳闸指令以切除故障。

 2）采集单元
       采集单元是Light-eye弧光保护系统的重要组成部分,主要用于弧光传感器的数量扩展，与主控单元配合使用。通过光缆向主控单元提供跳闸信号和故障时刻采集的数据。

       3）弧光传感器
       传感器是无源的弧光探测传感器，通过光纤与主控单元或采集单元连接，安全系数高。它的作用是将故障弧光传给主控单元或采集单元。

   3.Light-eye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7ms，确保开关柜内设备的弧光在100ms以内切除。
       2）全数字化设计：装置采用全数字化设计，配置灵活，动作精度高。
       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：故障弧光探头、连接线均采用耐高温、阻燃的高分子材料，具有较好的电气隔离效果。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）故障信息记录周全：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是哪个弧光探头检测到了故障弧光，且可以详细记录动作时刻的三相电流值以及动作时刻的故障弧光光强。
       6）多种辅助保护功能：主控单元不但有弧光保护，还有过流保护，接地保护、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。

三、Light-eye弧光保护系统分类应用

   1.母线弧光保护系统
       母线弧光保护主要是保护中低压开关柜的母线及馈线电流互感器以上部分，主要由主控单元、采集单元、弧光传感器等组成。
   2.馈线弧光保护系统
      馈线弧光保护系统主要保护馈线柜中电流互感器以下部分，包括断路器触头、断路器接线端子、电缆出线孔等易发生弧光的区域，主要由主控单元、弧光传感器组成。
   3.箱式变电站弧光保护系统
      箱式变电站是一个复杂的系统，由高压柜、变压器、低压柜等部分组成。它的弧光保护系统要分高压部分和低压部分；由主控单元、采集单元、弧光传感器组成。