SIG-APS系列 电弧光保护系统

目  录

一、 电弧光介绍 3

1.1概述 3

1.2电弧光的产生 3

1.3电弧光危害 3

1.4电弧光事故造成后果 4

二、 产品概述 5

2.1产品概述 5

2.2产品特点 5

2.3产品优势 5

三、 型号说明 7

四、 技术性能指标 7

4.1使用环境 7

4.2电气技术参数 7

4.3主要技术指标 8

4.4电磁兼容 8

五、 TZY-APS弧光保护系统使用说明 9

5.1主控功能介绍 10

5.2接口说明 11

5.3操作说明 11

5.5采集单元功能介绍 12

5.6采集单元端子说明 13

六、 现场安装说明 14

6.1安装说明 14

6.2安装注意事项 15

七、订货须知 15

一、 电弧光介绍

1.1概述

在我国，中、低压母线短路故障中，设备和人员伤害主要由电弧光引起，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，会影响整个电网的运行。

1.2电弧光的产生

引起开关柜弧光短路故障的原因很多，一般分为以下五类

1）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。

2）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，进而引起火花，相对地击穿等等。

3）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。

4）认为操作错误 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。

5）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。

1.3电弧光危害

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。

1.4电弧光事故造成后果

◆ 严重的人生伤害

严重烧伤甚至人员死亡

75%的事故情况下有工作人员在场

◆ 维修费用

更换开关柜或其他被损坏的的设备费用

◆ 生产损失

由于停电及更换设备造成的生产损失

二、 产品概述

2.1产品概述

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，隆重推出的一款具有独特的创新技术、广泛实用性的新型智能电弧光保护系统。

2.2产品特点

1. 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；

2. 全数字化设计，无拨码开关、旋钮等机械操作，精度高；

3. 采用弧光和电流双重判据，消除误判；

4. 快速跳闸出口，优于7ms，可保在100ms内切除故障弧光；

5. 满足所有电磁兼容（EMC）标准；

6. 全汉字显示，界面友好、操作简单；

7. 采用工业总线技术，方便现场组网；

8. 支持Modbus@RTU、Modbus-TCP等多种通讯规约；

9. 采用无源弧光传感器，光纤连接，电气隔离性能好；

10. 装置内置断路器失灵、接地、过流等辅助保护；

11. 全金属外壳设计，可以有效屏蔽外界电磁干扰；

12. 符合中国继电保护设计标准要求；

13. 详细事故记录功能，可以记录的10条跳闸记录

2.3产品优势

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跳闸，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：

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。

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动作的准确性。

4. 强大的电气性能：

弧光传感器、连接线全部采用耐高温、阻燃的高分子材料，具有超强的电气隔离效果。装置完全满足EMC的标准，保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

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、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、型号说明

SIG-APS

四、 技术性能指标

4.1使用环境

4.1.1工作环境

☆ 温度：-20℃~+65℃；

☆ 环境温度变化： 1℃/min；

☆ 湿度：5%-95%；

☆ 湿度：35g/m3

☆ 大气压力：70~100kPa；

4.1.2机械性能

☆ 机箱防护能力：防护等级不低于GB/T4208规定的IP64级别要求；

☆ 工业级产品：温度范围（-20℃~+85℃；），防磁、防震、防雷、防潮、防尘、防腐蚀；

☆ 壁挂式或柜式安装，扩展方便，

4.2电气技术参数

4.2.1额定数据

☆ 工作电压：AC/DC 220V,±20%；

☆ 频率    ： 50Hz ±10%；

4.2.2功率消耗

☆ 交流电流：< 0.5VA/相；

☆ 整机功率：≤10W;

4.2.3过载能力

☆ 交流电流： 2倍过载，连续工作； 5倍电流，5秒；10倍电流，1秒；

4.3主要技术指标

4.3.1交流采样

☆ 电流输入标称值：5A/1A;

☆ 交流电流采样精度：±3%;

☆ 在标称输入值时，每一回路的功耗小于0.5VA;

☆ 在标称值内，线性误差不超过±5%；

4.3.2弧光采样

☆ 弧光采样强度范围：0~999.9Klux；

☆ 弧光采样精度：2.0Klux；

☆ 弧光采样通道数：主控：3路；

采集单元：8路；（扩展方式连接多66路）

4.3.3遥控输出

☆ 输出方式：电磁/固态继电器常开接点；

☆ 接点容量：250VAC,5A;30VDC,5A;（固态继电器250V，3A）

4.3.4电源

☆ 交/直流85~265V宽输入范围；

☆ 整机功率≤10W；

4.3.5可靠性

☆ 设备的快速瞬变干扰试验、高频干扰试验、浪涌试验、静电放电干扰试验、辐射电磁场干扰试验均满足GB/T14598标准中试验等级要求；

☆ 平均无故障运行时间不小于50000小时；

4.4电磁兼容

4.4.1 静电放电

静电放电试验符合IEC60255-22-2的规定。

☆ 接触放电；

☆ 严酷等级：3级；

☆ 试验电压：8kV。

4.4.2 高频电磁场

射频电磁场试验符合IEC60255-22-3的规定。

☆ 终端在正常工作状态；

☆ 频率范围：80MHz～1000MHz；

☆ 严酷等级：3级；

☆ 试验场强：10V/m。

4.4.3 电快速瞬变脉冲群

电快速瞬变脉冲群干扰试验符合IEC60255-22-4的规定。

(1)终端在正常工作状态下，实验电压施加于终端的电源电压端口与地之间：

☆ 严酷等级：A级；

☆ 试验电压：4K/2.5kHz。

4.4.4 浪涌

浪涌试验符合IEC60255-22-5的规定。

☆ 严酷等级：3级；

☆ 试验电压：2kV(电源电压两端口之间)；4kV(电源电压各端口与地之间)；

☆ 脉冲重复率：1次/分钟

4.4.5 阻尼振荡波

阻尼振荡波试验符合IEC1OOO-4-12的规定。

☆ 电压上升时间：75ns±20%；

☆ 振荡频率：100KHz和1MHz±10%；

☆ 电压峰值：共模方式2.5kV，差模方式1.25kV。

4.4.6 交流电磁场

正常工作状态下，终端置于与系统电源电压相同频率的随时间正弦变化的、

强度为0.5mT(400A/m)的均匀磁场的线圈中心，工作正常。

五、 TZY-APS弧光保护系统使用说明

TZY-APS弧光保护系统主要由主控单元、弧光单元和弧光传感器组成，为了适应现场的应用需求，减少故障影响面，分为了母线型弧光保护系统和馈线型弧光保护系统。

5.1主控功能介绍

5.1.1 交流电流

设备具备三路交流电流采样口，可同时采样A、B、C三路电流，电流输入额定值5A.电流采样结果用来辅助电弧光事故跳闸输出，即弧光事故产生时，如果电流辅助功能投入，则电流达到设定值后跳闸。

5.1.2弧光输入

设备有3路弧光输入接口，采用光纤直接接入方式，1~3路功能相同，光纤连接弧光传感器，可直接监测开关柜内部及外部特定位置,1~3路可设置扩展功能，扩展后可连接8个采集单元设备。

5.1.3遥控输出

遥控输出接口负责故障及报警输出，输出方式为继电器常开接点输出，设备自带六路输出接口分别为弧光跳闸出口1、弧光跳闸出口2、弧光跳闸出口3、跳闸总出口、告警出口、装置异常跳闸出口。具体定义如下：

☆ 弧光跳闸出口1：对应一路弧光输入口；

☆ 弧光跳闸出口2：对应第二路弧光输入口；

☆ 弧光跳闸出口3：对应第三路弧光输入口；

☆ 跳闸总出口：三路弧光跳闸出口的或逻辑输出，即一路跳闸输出总出口输出。

☆ 告警出口：告警出，当有故障时作为告警输出；

☆ 装置异常跳闸出口：装置内部检测到异常时输出；

5.1.4通讯介绍

设备自带三路RS-485接口B01、B02为内部通讯口负责连接采集单元，默认通讯设置为：波特率2400，校验无，停止位1。设备支持ModBUS-RTU规约，可通过后台对设备进行参数设置、实时数据读取、故障信息读取、复归等操作，方便组网运行。

5.2接口说明

☆ 弧光输入口：3路；

☆ 交流电流：3路（A、B、C三相）；

☆ 跳闸输出：6路；

☆ 电源输入：1路；

☆ 通讯口：3路RS-485；

5.3操作说明

详见《操作说明书》

5.4端子定义

5.5采集单元功能介绍

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，选择的原则是保该单元相关光纤用量尽量少。

5.6采集单元端子说明

5.7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。

注：设备发生故障后系统进入故障告警及跳闸进程，对实时电流及弧光检测停止，当发生故障并确认故障后请及时复位设备，避免设备长时间进入故障状态，造成设备无法检测柜内故障信息。

六、 现场安装说明

6.1安装说明

弧光保护系统采用扩展方式组网连接，采集单元与主控单元通过光纤及数据线连接，通过光纤传输光信号，通过数据线传输故障信息及参数数据等信息，弧光保护系统1台主控单元可扩展8台采集单元，根据具体项目设计具体的组网方案。

6.1.1安装空间

主控单元：宽度：137mm   高度：211mm 深度：200mm

采集单元：宽度： 150mm  高度：50mm  长度：200mm

6.1.2安装方式

主控单元：面板嵌入式安装

采集单元：螺丝固定方式。

6.1.3安装孔尺寸

6.2安装注意事项

注意事项1：光纤安装时，光纤的切割面要垂直切割，切割要迅速，避免光纤切割片不平滑造成弧光采样误差大。

注意事项2：光纤安装时要插到位，固定紧固，避免造成松动，影响测量。

七、订货须知

7.1 请告知：此系统共有几段母线；

7.2 请告知：此项目共有几面开关柜，其中有几面进线柜，每个柜子需装几个传感器；

7.3 请告知：请提供详细的系统图纸。