關于母線保護，在前面兩期（母線保護一、母線保護二）中主要介紹了母差保護，本期再介紹另一種新型母線保護-母線電弧光保護，電弧光保護主要用于35kV、10kV及6kV等中低壓等級的母線上。

弧光保護是最近幾年隨著光電技術的發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型保護，傳統(tǒng)保護主要以電壓、電流、阻抗、功率等電氣量為保護判據(jù)，電弧光保護是以電流和弧光為主要判據(jù)，與傳統(tǒng)保護相比增加了弧光（光強）這一判據(jù)。

下面簡要介紹一下國內外中低壓專用母線保護的應用情況。

在國外，由于各國政府對中低壓母線保護的重視，已在規(guī)程中規(guī)定中低壓母線必須安裝專用的母線保護，歐洲、北美、俄羅斯及英聯(lián)邦諸國中壓開關配置各種專用母線保護的比率已超過95%。

國內中低壓母線一般不配置專用的快速母線保護，但這也符合國標《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》(GB50062－92)及現(xiàn)行的電力行業(yè)規(guī)程規(guī)范要求。既然國內中低壓母線不設專用母線保護，那中低壓母線的保護是通過何種方式實現(xiàn)的呢？解決這個問題主要通過下面三種方式實現(xiàn)：

①變壓器后備過流保護，典型的保護動作時間為1.2s～2.0s；

②采用饋線速斷保護閉鎖的變壓器后備過流保護，典型的保護動作時間為0.3s～0.5s；

③與110kV以上電壓等級母線一樣，配置母線差動保護，典型的保護動作時間為15ms；

這三種保護的缺點也比較明顯，①和②兩種保護對總切除時間小于100ms的要求來講，時間太長，等到故障切除，大部分設備已經損壞無法使用。電弧光故障的危害程度取決于電弧光電流的大小及切除時間長短，電弧光產生的能量與切除時間T成指數(shù)規(guī)律快速上升如下圖所示：

要保證設備不受結構性損傷，必須盡量縮短切除時間。

以下為國外資料介紹的各種燃弧時間長短和對設備造成的損壞程度的評估：

③會受到CT安裝位置的限制，接線復雜而且投資造價高，無法普遍推廣，只是在某些對母線保護有較高要求的變電所采用。

隨著中低壓母線出現(xiàn)短路故障的頻率越來越高，中低壓母線裝設專用的母線保護越來越成為一種必然，電弧光保護的出現(xiàn)恰好彌補了上述三種保護的不足。目前電弧光保護的廠家較多，有國外的也有國內的，國外的主要有VAMP，國內的主要有南京弘毅電氣和國電南瑞。

關于弧光保護裝置，各廠家在配置上雖有不同，但總體上是大同小異。我們以南京弘毅電氣的DPR360ARC系列裝置為例來說說弧光保護的保護原理。

1.弧光保護邏輯圖

DPR360ARC電弧光保護以電流采集單元為基礎分組，總計272弧光探頭可以整定關聯(lián)到任意一組電流信號上。當弧光單元把弧光信號從弧光傳感器傳輸?shù)街骺貑卧蚧」鈫卧耐瑫r，電流元件啟動動作，電弧光保護動作。電流啟動元件分為突變量啟動元件和常量啟動元件，兩個元件取或邏輯；裝置也可只選擇弧光信號單判據(jù)作為動作邏輯判據(jù)。具體邏輯判據(jù)如下圖：

2.弧光傳感器

DPR360ARC弧光保護系統(tǒng)的弧光傳感器具備頻譜識別功能，能夠準確識別電弧光特征光譜，有效區(qū)分日常工作環(huán)境中的反射陽光、照明燈光、檢修用手電光等各種光源，避免其他光源對弧光保護系統(tǒng)的干擾，提高保護動作的靈敏性與可靠性。此類弧光傳感器是純透鏡式無源的，能夠慮除可見光，保留紫外光。傳感器通過模擬光纖將光信號傳遞到主控單元或弧光單元上去，由主控單元或弧光單元實現(xiàn)光電轉換。

3.保護出口速動性

可以選擇電磁繼電器和固態(tài)繼電器兩種出口，電磁繼電器出口時間不超過8ms，固態(tài)繼電器出口時間不超過4ms，遠快于傳統(tǒng)母線保護。

4.100%快速保護

DPR360ARC弧光保護系統(tǒng)中的DPR362ARC型號可實現(xiàn)中低壓母線、電纜室、斷路器室故障的100%保護。也就是說，DPR362ARC弧光保護系統(tǒng)不單單是對母線進行保護，還可以對開關柜內部其他的故障進行保護，保護具備選擇性。比如某出線電纜室發(fā)生弧光短路故障，弧光保護可以只切除本條出線，其他無故障設備可以繼續(xù)運行，不受影響。

5.母線弧光保護系統(tǒng)典型應用

母線弧光保護系統(tǒng)典型應用示例圖

系統(tǒng)組成：2條電源進線，2臺主變，兩段母線，單母線分段結構，Ⅰ母、Ⅱ母均為7個間隔單元。

系統(tǒng)配置：

弧光保護系統(tǒng)配置1臺DPR361ARC主控單元，主控單元配置3組電流采集模塊，配置16個弧光傳感器，其中包括Q2，Q4處各1個傳感器，Q5處各2個傳感器，Ⅰ母、Ⅱ母間隔單元各6個傳感器，配置5路跳閘出口。

Q2處1個傳感器，Q5處1個傳感器，Ⅰ母間隔單元6個傳感器接至裝置4X位置弧光擴展插件的1～8號傳感器接口。Q4處1個傳感器，Q5處1個傳感器，Ⅱ母間隔單元6個傳感器接至裝置2X位置弧光擴展插件的1～8號傳感器接口。

Q2處TA接至裝置L1三相電流，Q4處TA接至裝置L2三相電流，Q5處TA接至裝置L3三相電流。

裝置出口1跳Q1，出口2跳Q2，出口3跳Q3，出口4跳Q4，出口5跳Q5，出口6作為失靈啟動出口。

動作過程分析

①當Ⅰ母、Ⅱ母分列運行時，假如Ⅰ母某間隔單元發(fā)生母線短路故障，相應間隔弧光傳感器動作，同時Ⅰ母進線電流發(fā)生突變，弧光保護動作，跳Q1、Q2、Q5開關；Ⅱ母沒有故障繼續(xù)運行。

②當Ⅰ母、Ⅱ母分列運行時，假如Ⅱ母某間隔單元發(fā)生母線短路故障，相應間隔弧光傳感器動作，同時Ⅱ母進線電流發(fā)生突變，弧光保護動作，跳Q3、Q4、Q5開關；Ⅰ母沒有故障繼續(xù)運行。

③當Ⅰ母、Ⅱ母并列運行時（Q5開關合上，Ⅰ母進線投入運行，Ⅱ母進線退出運行），如果Ⅱ母某間隔單元發(fā)生母線短路故障，相應間隔弧光傳感器動作，母聯(lián)電流發(fā)生突變，弧光保護動作，跳Q5開關，Ⅰ母沒有故障繼續(xù)運行。如果Ⅰ母某間隔單元發(fā)生母線短路故障，相應間隔弧光傳感器動作，同時Ⅰ母進線電流發(fā)生突變，弧光保護動作，跳Q1、Q2開關，故障切除。

④當Ⅰ母、Ⅱ母并列運行時（Q5開關合上，Ⅱ母進線投入運行，Ⅰ母進線退出運行），故障動作情況與③類似，在此不再贅述。