安科瑞弧光保护在船舶中压配电板的应用

1、需求分析

舰船的电气化水平在逐步提高，舰船电站容量在不断增加，舰船电网有向中压发展的趋势。中压成套设备由于其本身的缺陷、异常的工作条件、谐振过电压、绝缘故障、载流回路不良、外来物体的进入以及人为操作错误等原因，都可能引起弧光短路故障，造成气体间隙击穿而引燃电弧。舰船供电系统由于空间有限，设备较多，发生弧光故障的可能性大。

2、弧光故障事故的危害性

弧光产生时温度可达到4500℃，内部温度可达到10000～20000℃。弧光产生时较大瞬时功率可达到40MW，弧光光强可超过正常照明光强2000多倍。因此中低压开关柜内因故障而产生电弧时若不能及时采取合理措施，则会产生诸多危害。

对设备的危害：电弧发生时产生大量高温高压气体，气体瞬时冲击波可造成开关柜体变形、破碎；冲击波爆破震动可造成开关柜剧烈震动，使各连接处紧固件松脱；产生的高温可引起电缆燃烧、铜排融化、铝排气化，甚至将开关柜外壳金属融化、元器件严重损坏并引起火灾。

对人的危害：高温灼伤皮肤；熔化的金属蒸发并渗入人的皮肤表层造成皮肤金属化；高强度弧光伤害眼睛，甚至造成角膜脱落；高温燃烧产生的粉尘和有毒有害气体损伤呼吸系统；弧光电流作用于人体可使肌肉产生非自主剧烈收缩，也可损伤肌腱、皮肤、血管、神经组织等。

电弧产生的能量与I 2t成指数规律快速上升，其不仅与故障电流的大小有关，还与燃弧时间有关。根据故障点的不同，通常情况下故障短路电流会在几千安至几十安，故障若不能及时切除以熄灭电弧，则会产生巨大能量。总之，开关柜发生内部电弧故障，不论是对开发设备还是对附近的工作人员，其危险性都很大。

将弧光保护应用至舰船电力系统，对舰船电网中的中压电气开关设备进行快速保护，在短路故障电弧发生初始就切除故障，降低故障电弧所造成的危害，避免人员伤亡，减少设备维护费用，提高舰船电力系统的安全性及经济效益。

3、弧光保护技术的现状和原理

从20世纪60年代起，国际上的一些发达国家已经开始了对弧光短路故障保护的研究，到80～90年代已经对这种故障特性有了深入的了解，并且提出各种弧光短路的防护措施。20世纪90年代，我国引进了弧光保护装置。随着微电子技术和光传感器技术的不断发展，弧光保护技术不断成熟，国内对弧光保护的认识不断提高，弧光保护的市场需求不断扩大。国内很多单位都进行了弧光保护技术的研发，如安科瑞的ARB5系列弧光保护。

弧光保护的动作判据为电弧故障时产生的两个条件: 弧光和电流增量。当同时检测到弧光和电流增量时发出跳闸指令，当仅检测到弧光时亦可只发出报警信号。

4、安科瑞ARB系列弧光保护

集中式母线弧光保护方案：中压场景应用

集中式母线弧光保护方案：低压场景应用

集中式母线弧光保护方案，由弧光保护主控单元、弧光探头及塑料光纤等构成。

ARB6 弧光保护装置

硬件接口：
30路弧光探头接入
4组三相电流采集
3组零序电压采集
4个可编程快速跳闸出口
10个可编程跳闸出口
2个可编程常闭出口
5/22路开入量输入
1路USB
1路对时接口
2路RS485
3路以太网

主要功能：
自定义多组弧光保护逻辑
弧光故障点定位
弧光探头及光纤链路实时自检
弧光动作值可自由整定
4组失灵保护
4组非电量保护
CT断线告警
4组电流回路TA监测
装置故障告警
检修状态闭锁
支持Modbus RTU/Modbus TCP/IEC103

性能特点：
每台装置可选采集6/12/18/24/30路探头
弧光探头通过塑料光纤直接传输光信号至弧光保护装置
单判据动作时间3.8ms，双判据动作时间7.8ms
高可靠性，通过国家权威检测机构认证

弧光探头ARB-S

检测范围：
角度≥180°
半径≥0.5m
感光类型：可见光/紫外光

功能特点：
自带滤光功能
无源型弧光传感器
探头及光纤链路实时自检
弧光光纤：双股、阻燃
不含金属件，没有电气安全隐患

审核编辑 黄宇