浅析电弧光?；ぴ诖暗缌ο低持械挠τ梅桨?/h1>

更新时间：2023-11-03 　点击次数： 907次

引言

随着船舶工业的发展，船舶电网中中低压成套设备越来越多。中低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，船舶供电系统由于空间有限，设备较多，发生故障的概率可能增加?；」舛搪肥头啪薮蟮?，产生各种电弧效应，使设备中的压力和温度迅速增加，电弧光温度约7000-8000℃，超过太阳表面的温度，伴随着巨大的光能和释放，如不能及时切除，电弧可将成套设备内的器件点燃，引起火灾，大面积烧毁配电设备，造成严重的损失和重大人身伤亡事故。

将电弧光保护应用至船舶电力系统，对船用电网中的开关柜进行快速?；?，即在弧光短路故障发生后立即采取保护动作，在电弧燃烧之前切除故障，可提高故处理速度，解决弧光短路故障所造成的危害，减少设备维护及人员伤亡，提高电力系统的安全及经济效益。如何在设备产生电弧故障时，快速切除故障，将事故的危害降到是一个值得研究的内容。

1、国内外现状

上世纪60年代，国际上一些国家的一些电力系统和厂矿企业应用方面已有近20年的历史。上世纪90年代ABB公司开始研发用于配电柜的REAl01-107系列弧光保护产品。

中国的套弧光?；ぷ爸檬撬孀懦商咨璞敢矗?995年投运。2009年国华天津盘山电厂进口机组也配有电弧光?；ぷ爸谩Ｋ孀盼⒌缱蛹际鹾凸獯衅骷际醯牟欢戏⒄?，电弧光?；ぜ际醯牟欢铣墒?，国内对电弧光?；さ娜鲜恫欢咸岣?，电弧光保护的市场需求不断扩大。国内很多单位都进行了电弧光?；ぜ际醯难蟹?。安科瑞的ARB5系列电弧光保护系统等产品均已在电力行业得到运用。

但以上电弧光?；は低尘攵月缴系缌ο低车幕」獗；ざ杓?，在船舶电力系统的应用上均有不足之处。

2、船舶电力系统与陆上电力系统的区别

船舶电力系统的电能从主配电板通过电缆的传输，经过中间的分配电装置（区配电板、分配电箱等），送往各电气用户，形成的电力网络即为船舶电力网。对船舶电力网的基本要求是生命力强，即要求电网在发生故障或局部破损等情况下，仍能保证对负载的连续供电，并限制故障的发展和将故障的影响限于范围之内。其与陆上电力系统的区别主要有以下三点：

1）来源：陆上电力系统的来源一般只有一个，即上电网；而船舶电力系统的来源有多个，各个发电机、岸电等均可作为船舶电力系统的来源。

2）电缆联结的拓扑结构：陆上电力系统的电缆联结的拓扑结构一般为树状结构，纵向层次较多，横向结构则较简单；而船舶电力系统从可靠性出发，一般采用环状结构，纵向层次较少，而横向结构则较多，有母联开关、跨接开关等设备。

3）流向：陆上电力系统的流向一般是固定的；而船舶电力系统的流向不定，可根据需要通过母联开关、跨接开关变更船舶电力系统的流向，以保证供电系统的连续性。

3、电弧光?；さ脑?/span>

电弧光?；さ亩髋芯菸缁」收鲜辈牧礁鎏跫夯」夂偷缌髟隽俊５蓖奔觳獾交」夂偷缌髟隽渴毕低撤⒊鎏⒅噶?，当仅检测到弧光或者电流增量时发出报警信号，而不会发出跳闸指令。

4、弧光?；ぷ爸眉蚪?/span>

针对船舶电力系统的特点，提出了弧光?；ぷ爸?，装置由主控单元、弧光单元、电流单元和弧光传感器等组成，采用光纤星型连接方式，主控单元和电流单元、主控单元和弧光单元之间采用单模通信光缆连接，主控单元和弧光传感器、弧光单元和弧光传感器之间采用光缆连接。

船用弧光?；ぷ爸貌捎媚？榛杓疲捎谂渲媚？榛爸檬屎嫌诟髦植煌『系牡缁」獗；びτ茫勺槌纱又挥幸桓鲋骺氐ピ募虻ハ低?，到包含多个单元能用于选择性电弧光?；さ母丛酉低场Ｗ爸貌捎没」饧觳夂凸缌骷觳馑芯菰?，?；ざ魉俣瓤臁⒖煽啃愿?，装置综合弧光?；ず透咚偻ㄐ磐缂际?，吸收弧光保护、电流?；さ奶氐?，是一种基于选择性的快速?；ぷ爸孟低?。

1）主控单元

主控单元是系统的主控部分，负责输入量的采集、测量、计算及逻辑判断，实现系统的各项?；ぢ呒?、与上位机通讯、自检及其他辅助功能，主控单元可检测6路弧光信息，具有2路跳闸接点输出，具备基本?；すδ?，可实现简单区域的保护。

2）电流单元

电流单元用于电流采集，可以就近安装在开关柜电流互感器旁，就地采集3路来自电流互感器的电流信息，省去大量电缆，避免电流回路来回转接，电流单元具备2路跳闸接点输出，可实现本地跳闸，电流单元通过光纤与主控单元连接。

3）弧光单元

弧光单元用于弧光传感器扩展，具备24个弧光检测点，2个级联接口，弧光单元可通过光纤级联扩展。

4）弧光传感器

弧光传感器为光感应元件，可采集母线室、断路器室和电缆室的弧光信息，在发生弧光故障时检测突然增加的光强，并通过光纤将光信号传送给主控单元或弧光单元。

5、船舶电力系统弧光?；は低撑渲貌呗?/span>

从总体上来说，船舶电力系统弧光?；は低骋话阌辛街峙渲梅椒ǎ杭惺脚渲煤头植际脚渲?。集中式配置方法是指系统设置一台主机，其他配套单元都是从属该主机，整个系统的所有?；ざ鞫际怯芍骰锌刂?。集中式的优点是：

主机掌握整个被保护系统的构成及逻辑关系，能够根据故障发生的部位从整个系统角度有选择的切除故障，适用于复杂的多层树状结构系统；只有主机具有逻辑判断、操作显示、通讯等功能，其他配套单元只作扩展出口用，硬件使用率较高。集中式的缺点是：主机功能强大，但当系统输入输出接口较多时，主机的体积较大；当主机故障

时，整个?；は低呈スδ?，系统安全冗余度小。分布式配置方法是指系统在不同的?；げ课簧柚枚嗵ㄖ骰刻ㄖ骰环止茏约焊涸鸬牟糠?，各主机在功能上是平等关系。分布式的优点是：系统安全冗余度高，单台主机故障不会导致整个?；は低呈?；每台主机只负责局部的?；すδ埽δ苡邢蓿叽缃闲?。分布式的缺点是：每个主机都具有逻辑判断、操作显示、通讯等功能，硬件资源有些浪费；每台主机只有局部的?；すδ?，当系统较复杂时，不能从整个系统角度实现的选择性?；?。就船舶电力系统而言，系统的纵向层次较浅，即发电机、母线、负载等，而横向结构较多，与陆用电力系统不同，船舶电力系统流动方向不确定，入口也较多，如果采用集中式配置方法主机的输入输出接口将较多，造成体积较大；同时船舶电力系统各配电板、舷侧跨接控制板位于船的不同部位，采用集中式配置将导致到主机接线困难；主要?；すδ苡傻ヌㄖ骰迪?，主机故障将导致整个系统保护功能丧失。因此船舶电力系统采用分布式配置方法较为合适。

6、安科瑞ARB5-M弧光保护产品选型说明

ARB5-弧光主控单元

技术参数代码	代码说明
弧光主控板数
0	0块主控板，可接0块采集板信号
1	1块主控板，可接6块采集板信号
2	2块主控板，可接12块采集板信号
3	3块主控板，可接18块采集板信号
4	4块主控板，可接24块采集板信号
弧光采集板数
0	0块采集板，可直接采集0个弧光探头信号
1	1块采集板，可直接采集5个弧光探头信号
2	2块采集板，可直接采集10个弧光探头信号
3	3块采集板，可直接采集15个弧光探头信号
4	4块采集板，可直接采集20个弧光探头信号
电流输入
1	1A
5
电源
1	装置电源为DC110V，开入电源DC110V
2	装置电源为DC220V，开入电源DC220V
3	装置电源为AC110V，开入电源DC24V（装置自带）
4	装置电源为AC220V，开入电源DC24V（装置自带）
电源
0	不需要
1	支持MMS
2	支持MMS，GOOSE

（1）＊表示可选附件，需要另外增加费用1500元。

（2）主控板和采集板数量之和不能大于4。

（3）弧光探头到采集板的长度不能超过20米。

（4）如有特殊要求，请特别注明。

7、安科瑞ARB5-M弧光?；げ饭δ芎图际醪问?/span>

型号	主要功能	技术参数
ARB5-M弧光保护主控单元	8组弧光?；?/span>	可选配4块采集板，1块采集板可采集5路探头，共支持20路弧光探头直接采集。 亦可选配4块主控板（即可接入4台ARB5-E扩展单元）1块主控板可接收6块采集板的探头，共支持120路弧光探头采集。
	4组失灵?；?/span>
	4组电流回路TA监测
	4组三相电流采集
	11路可编程跳闸出口
	非电量?；?/span>
	装置故障告警
	2路RS485
	2路以太网
	1路打印接口
	1路IRIG-B码对时接口
	支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103
	支持GOOSE输入输出（选配）
ARB5-E弧光?；だ┱沟ピ?/span>	弧光信号采集	可选配6块采集板，1块采集板可采集5路探头，共支持30路弧光探头直接采集。
	模拟状态传输
	需要配合ARB5-M主控单元使用
ARB5-S弧光探头	弧光信号监测	点式弧光传感器，可安装于 母线室、电缆室或断路器室。
现场调试及工程服务费		视项目情况核价

 

 8、安科瑞ARB5-M弧光?；げ废殖“沧?/span>

弧光保护主控单元、探头安装图如下。

 

9、结束语

以上总结了弧光?；ぷ爸玫纳杓坪推渑渲貌呗栽诟髦殖Ｓ没肪持械氖褂梅椒?，在一定程度上提供了故障的快速解决及可靠性保护的一套优化方案。随着电力技术不断深入研究，弧光技术作为代的保护技术会越来越受到广泛关注和应用，从而进一步的提高船舶电力系统的稳定和设备的安全。

参考文献：

[1]刘彤.船舶电力系统中电弧光保护的应用．

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5（版）.

作者简介：

魏健辉，女，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究中低压综合?；ぜ熬导嗖庀低?。

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