YCHEAP-700 弧光保护系统

一、产品概述

1.1 必要性

在我国，中、低压母线短路故障中，重点设备和人员伤

害主要有电弧光引起，然而，我国的大多数中低压母线没有

设置快速母线保护，而只是采用了简单的消弧装置和变压器

后备保护。这些保护智能化较低，动作速度慢，往往会延长

故障切除时间，从而进一步扩大设备损坏程度，甚至会引起“火

烧连营”的恶性事故，冲击变压器一次运行，影响整个电网

的安全运行。

YHCEAP-700 弧光保护系统是我公司根据国内实际情况，

吸收国外电弧光保护的特点，与华北电力大学、河北大学等

高校合作，针对电力系统电弧光保护而设计，隆重推出的一

款具独特的创新技术、具有广泛实用性的新型电弧光保护系

统。

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1.2 电弧光的危害

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（如下图所示），燃烧产生的高温、高压将会逐步摧毁元器件、

铜排以及成列的开关柜，高明亮的弧光和有毒气体对人体也有巨大的伤害。

1.3电弧光产生的原因

引起开关柜弧光短路故障的原因很多，一般分为以下五类

▇   绝缘故障:主要是柜中绝缘材料爬距不足，未满足加强绝缘要求，在脏污环境，

天气潮湿下发生绝缘故障。另外，由于绝缘材料材质缺陷，运行年限较长的开关柜，在强

电磁场作用下绝缘老化，也可能造成绝缘损坏而导致故障。

▇   载流回路不良:由于一些接头截面不够，紧固螺栓松动，手车柜触头接触不良，

在大电流流过时引起发热，冒火进而引起相间，相对地击穿等等。

▇   外来物体的进入 :如小动物（老鼠等）进入开关柜内部，或维修人员在工作完

成后将工具遗留在开关柜内。

▇   人为操作错误 :如走错间隔，误操作，未对工作区域进行接地，未对工作区域

进行验电等。

▇   系统方面的原因 :如系统容量增大，接地方式改变，电缆应用增多，保护及自

控装置配置不当，系统谐振过电压等。

二、　 　  　  YHCEAP-700 弧光保护系统简介

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2.1 目前国内用于中、低压系统的保护及其局限性

▇  变压器后备过流保护，典型的保护动作时间为 1.2s~2s。

▇  采用馈线速断保护闭锁变压器后备过流保护，典型的保护动作时间为

300ms~500ms。

▇  高阻抗母线差动保护，典型的保护动作时间为 30ms~50ms。

上述保护均有致命的弱点就是动作时间太慢，根据电弧光危害示意图所示，

保护装置动作时间不能超过 20ms，否则会产生不可修复的器件损坏，从而延长

故障修复时间。

2.2 YHCEAP-700 的产品优势

▇   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。

▇   全数字化设计：本装置采用全数字化设计，配置灵活，动作精度高，而且排除

了由于旋钮或其他机械设计导致的误差隐患。

▇   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。

▇ 弧光采集单元 ：弧光采集单元与主控单元配合使用，是弧光保护系统的重要组

成部分，主要用于采集故障弧光，并将判断后的结果通过光信号传递给主控单元。单个

弧光采集单元可以安装 8 个弧光探头，根据系统的大小可以任意增减弧光采集单元的数

量。弧光采集单元通常安装在选定的开关柜内中，选择的原则是保证该单元相关光纤用

量尽量少。

▇ 馈线保护单元 ：馈线保护单元主要用于出线柜内的弧光保护，它自带四个弧光

探头接口和三相电流的输入接口。馈线保护单元的应用，可以最大限度的减少由于弧光

故障引起的停电范围。

▇ 弧光传感器：专门用于故障弧光采集，是无源的弧光探测传感器，安装在开关柜

的母线室内或馈线柜内电气元件的连接处。当发生弧光故障时，光照度大幅度增加， 弧

光传感器直接将光信号传给弧光采集单元或馈线保护单元。

2.4 YHCEAP-700 弧光保护系统的特点

▇  使用新型高速的 32 位 CPU 硬件平台，内嵌实时多任务操作系统

▇  全数字化设计，无拨码开关、旋钮等机械期间，精度高

▇  采用弧光和电流双重判据，消除误判

▇  快速跳闸出口，优于 7ms，可保证在 100ms 内切除故障弧光

▇  满足所有电磁兼容（EMC）标准

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▇  全汉字显示，界面友好、操作简单

▇  采用工业总线技术，方便现场组网

▇  支持 Modbus@RTU、IEC103、CAN2.0 等多种通讯规约

▇  采用无源弧光传感器，光纤连接，电气隔离性能好

▇  装置内置断路器失灵、接地、过流等辅助保护

▇  详细全面的事故记录功能，可以记录最新的 10 条跳闸记录

▇  全金属外壳设计，可以有效屏蔽外界电磁干扰

▇  符合中国继电保护设计标准要求

2.5 YHCEAP-700 弧光保护系统的主要应用领域

▇  电力变电站

▇  火电厂电气段开关柜母线室及馈线柜

▇  风电场升压站集电线路开关柜

▇  箱式变电站

▇  铝镁行业大型直流整流柜