一、概(gai)述
廠用/配電中壓開關柜為全廠輔機/供電系統的供電樞紐。在發生內部故障時，是否能迅速地切除故障，對全廠/配電系統的安全運行至關重要。但是，按目前的保護方案，存在以下幾個問題：
①中壓母線尚沒有配置任何專門的保護;而是由進線開關的相關后備保護來兼顧的;
②進線開關與出線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300ms，甚至500ms;
③過流保護的配合級差更是長達1–2秒。
所以，廠用/配電系統中壓母線上所發生的任何故障都至少要延時切除。換句話說，現有的廠用中壓母線能在第一時間切除故障的保護還是個空白。可是，我們只要稍加注意，就會不難發現不論是中壓開關母線的上游還是下游的諸多電氣設備無一沒有配有快速保護。相比之下，我們恐怕很難有充分的理由來說明，中壓母線的安全性可靠性應該受到這樣的懈怠。鑒于中壓母線的重要地位，任何故障的延時切除，都是我們極為不愿意看到的狀況。因為開關柜內的各種故障，其短路電流所產生的電弧及其大量的高溫，使柜內氣體急劇膨脹，可在極短的時間內達到頂峰，嚴重危及人身和設備安全。
1.1電弧光產(chan)生的原因
引起開關柜弧光短路故障的原因很多，主要有：絕緣故障、載流回路不良、外來物體的進入、人為操作錯誤、系統改變或故障等。
1.2電弧(hu)光的能量
開關柜發生內部弧光故障產生的短路功率可高達8~60MW，所產生的能量與電弧的燃燒時間、短路電流的平方值、柜體幾何尺寸以及所使用的材料等因素有關，其中較主要的因素是短路故障電流及電弧燃燒的時間，電弧能量與有關電弧燃燒的時間的關系如圖所示。從圖中可以看出，電弧燃燒持續時間超過100ms，所釋放的能量開始急劇增加，接著各種故障效應對開關設備的電纜、銅排以及鋼材造成嚴重損壞.
1.3電(dian)弧光對設備的(de)傷害：
電弧光發生時產生的大量氣體，其壓力波可造成盤體變形、破碎；電弧可使銅排氣化的體積膨脹，空氣因高溫而膨脹；爆破音造成盤內強烈震動，使固定元件松脫。高溫可造成電纜在100ms內燃燒、及所有絕緣材料的燃燒，造成銅排、鋁在150ms內燃燒熔毀氣化，并產生大量的濃黑有毒的煙氣，這些含有大量碳黑煙氣將迅速擴散至整段母線和開關柜，造成所有一次和二次設備表面的嚴重污染，使得絕緣電阻為零。
由于開關柜為剛性連接，結構緊湊，空間有限，使得任何方式的清理工作，都將是耗時，費力的。更不用說受損設備的更換了。較為重要的是整段母線的停役，給全廠帶來的經濟損失將是無法估量的。同時要想使設備的絕緣完全恢復到原來的水平幾乎是不可能的。
ZD-DHG電弧光保護系統使用電弧光探頭監測電弧光信號，配合過流判斷故障，其整組動作時間小于20ms，加上斷路器35-60ms的跳閘時間，能有效保護開關設備，是目前動作較快的電弧光保護系統，是中壓開關柜內部故障保護的較佳解決方案。
二、ZD-DHG電弧光保護裝置的特(te)點(dian)：
?整組動作跳閘出口快；
?采用過流和弧光做判據，動作可靠；
?持續全面的自檢功能；
?可按各類不同接線靈活編程；
?安裝簡便靈活。
三、系統組成(cheng)
3.1主控(kong)單元ZD-DHG-H
主控單元通過檢測短路電流和來自弧光傳感器的動作信息，并對收集的數據進行處理、判斷，發出跳閘信號以切除故障。該系統弧光單判據與弧光電流雙判據可選。此外，主控單元根據輔助單元傳送來的弧光傳感器的動作信息，提供弧光故障點的定位信息。
3.2弧光采集器(qi)ZD-DHG-C
弧光采集器安裝在控制柜中，每個采集器可測量8路弧光，設置2繼電器出口，2路開關量輸入；弧光采集器采集到故障信號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(dian)流采集(ji)器ZD-DHG-A
電流采集器安裝在控制柜中，每個采集器可測量6相電流采樣，設置2個繼電器出口，2路開關量輸入；電流采集器采集到故障信號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弧光電流采集器ZD-DHG-Z
弧光電流采集器安裝在控制柜中，每個采集器可測量3路弧光，三相電流采樣，設置2個繼電器出口，2路開關量輸入；弧光電流采集器采集到故障信號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
弧光傳感器安裝在柜內各間隔中，可實現由簡單到復雜、有選擇性的保護。弧光傳感器作為光感應元件，在發生弧光故障時檢測突然增加的光強，并將模擬光信號傳給弧光單元或直接傳給主控單元，弧光單元將光信號轉為電信號之后進行比較、濾波、編碼、電光轉換，由光纖將數字光信號傳給弧光擴展器或者主控單元。
四、工作原理及特(te)點
4.1工作原理
保護系統中的弧光保護系統通過檢測開關柜內部發生故障時發出的弧光和電流、接地信號突變量來判斷是否發生故障。其判斷原理如下圖所示：
電弧(hu)光保護原理示(shi)意圖
4.2弧光保護與一般過流保護比較
ZD-DHG有效降低電弧光傷害的方法是以較快的速度切斷故障電源，弧光保護正是為此需求而設計。弧光保護能快速檢測弧光的出現，將它的燃弧時間減到較少，從而減少設備財產的損失，保護工作人員的人身安全。
五、技術指標和使用環境
?裝置電源電壓：AC/DC85～265V
?裝置功耗：主機：≤10W分機：≤5W
?輸出觸點容量：繼電器：AC250V5A
?開關量輸入：AC/DC220V
?電流采樣精度：±5%。范圍：0.1In～20In，瞬間20倍過流值（1A、5A可選）
?RS485通訊：波特率9600bps19200bps57600bps115200bps可選
隔離電壓2500VDC
?工作環境溫度：-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：小于2000m，特殊情況下可達到4000m
?弧光單判據反應時間：≤10ms
弧光電流雙判據反應時間：≤20ms
?適用范圍：3kV～35kV
?環境濕度：5%～95%（裝置內部不結露、結冰）
?污穢等級:蝕性氣體、蒸汽、導電塵埃，不得有爆炸性氣體和破壞絕緣性氣體。
