Arc FlashProtectionRelay中低压弧光保护解决方案安科瑞电气股份有限公司

Acrel Co . , Ltd .

[股票代码 : 300286 . SZ

爆破音震损耳膜、内脏过热导致压力上升，使开关设备爆炸

产生大量的有害气体，伤害呼吸系统过热导致母排、电缆熔毁

设备元件老化、绝缘损坏过电压

误操作

污染、腐蚀

柜体结构不合理、维护不到位容性接地电流扩大弧光简介产生电弧光的原因

冲击上一级变压器，可能导致变压器绕组匝间短路

开关设备强烈振动，使固定元件松落 碎片飞射，造成身体伤害，甚至死亡高温灼烧皮肤，强光刺伤眼睛电弧光故障的危害

01

“

弧光故障事故的危害程度取决于弧光电流及切除时间，电弧产生的能量与I ²t成指数规律快速上升。当总切除时间大于100ms，将会对设备造成不同程度的损害，必须尽量缩短总切除时间。GB/T 14598.302-2016弧光保护装置技术要求弧光单判据（2倍弧光动作门槛值）：≤10ms

弧光过流双判据（2倍弧光动作门槛值和2倍电流值）：≤20ms “传统母线保护的不足

◆ 传统的中压开关柜母线保护方案由传统母线差动保护实现。母差保护由于需要安装额外的CT会变得昂贵，并且使工程接线变得复杂。

◆ 当使用传统时间梯度或基于保护配合闭锁的保护原理时，传统的保护系统不能给变电站故障提供足够快的保护。◆ 高阻抗类型的接地故障能延长接地故障保护的动作时间，导致了弧光能量大量累积。这些能量释放出来会造成相当大的人身伤害和经济财产损失。

I 弧光保护的意义

一般不需要很高的电压属于低电压大电流放电发展迅速、破坏力大、

极易传播

两个显著特征：

电流增大、光强增大

有效补充中低压系统母线保护缺陷可以实现中低压母线保护功能避免人员伤亡

使得快速恢复供电成为可能

延长一次设备的使用寿命

1 在燃弧初期快速断开故障点

I 电弧光故障的特点

4

3 6

2 5

02

GB/T 14598.302-2016 弧光保护装置技术要求；

DL/T 1504-2016弧光保护装置通用技术条件；

NB/T 42076-2016 弧光保护装置选用导则；

DL/T 478-2013 继电保护和安全自动装置通用技术条件；

GB/T 14598.2-2011 量度继电器和保护装置 第1部分:通用要求；

GB/T 14598.26-2015 量度继电器和保护装置 第26 部分: 电磁兼容要求；

GB/T 7261-2016 继电保护和安全自动装置基本试验方法；

IEC 60255-1:2009 Measuring relays and protection equipment-Part 1:Common requirements；IEC 60255-26:2013 Measuring relays and protection equipment - Part 26: Electromagnetic compatibility

requirements；

IEC 61000-4-9:2016 Electromagnetic compatibility Part 4-9:Testing and measurement techniques Pulse

magnetic field immunity test；

IEC 61000-4-10:2016 Electromagnetic compatibility Part 4-10:Testing and measurement techniques Dampedoscillatory magnetic field immunity test。

ll 中低压弧光保护◆ 集保护、测量、监视、控制、通讯、故障录波、事件记录等多种功能于一体；

◆ 装置内部集成了电源模块、CPU模块、弧光采集模块、电流电压采集模块、开入开出模块、通讯模块、人机接口模块；◆ 软件配以专门的保护算法，抗干扰性能强，可靠性高，保护实现方式灵活；

ARB系列弧光保护装置符合相关国家标准、行业规范：

03

主要

型号

功能

ARB6-A6 ARB6-A12 ARB6-A18 ARB6-A24 ARB6-A30硬

件

资

源

弧光探头信号采集 6 12 18 24 30电流采集 4组3相电流，共12路电流通道

电压采集 3路零序电压，共3路电压通道

开入量采集 5 22 5 22 5继电器输出 14路常开出口（其中4路高速出口）和2路常闭出口2路RS485接口+1路以太网接口

第2、3路以太网接口

1路B码对时接口

1路USB接口

保

护

功

能

弧光保护

弧光单判据

弧光与电流双判据 √

弧光与零序电压双判据 √

弧光监测及故障点定位

装置、探头及光纤实时自检 √

失灵保护

CT断线监测

非电量保护 √

检修状态闭锁

故障录波 √

通

信

规

约

Modbus √

IEC101

IEC103 √

多组保护动作逻辑，适应复杂的运行方式

分区域保护，实现选择性跳闸

装置、弧光传感器及光纤实时自检

故障点定位

弧光动作门槛值和电流、电压定值可自由整定

注：√表示具备此功能，■表示可选功能。

04ARB6集中式母线弧光保护装置

型号

主要功能

ARB4-A1 ARB4-A2 ARB4-A3

硬

件

资

源

弧光探头信号采集 1 2 3

电流采集 4路电流通道（3路相电流+1路零序电流）电压采集 3路电压通道（3路零序电压）

开入量采集 8路

继电器输出 5路常开出口

1路RS485接口/ 1路B码对时接口 √

保

护

功

能

弧光保护

弧光单判据 √

弧光与电流双判据 √

弧光与零序电压双判据 √

弧光监测及故障点定位

√

弧光探头及光纤链路实时自检

√

失灵保护

√

CT断线监测

√

非电量保护 √

装置异常告警 √

检修状态闭锁 √

故障录波 √

通

信

规

约

Modbus / IRIG-B √

IEC101 √

IEC103 √

◆ 适合电缆室、电容补偿柜等单柜应用

◆ 装置、弧光传感器及光纤实时自检

◆ 故障点定位

◆ 弧光动作门槛值和电流、电压定值可自由整定

注：485接口与对时接口复用，只能选其一。

05

ARB4馈线式弧光保护装置 /

ARB-S弧光传感器为无源弧光传感器，输出光信号（通过光纤）给ARB弧光保护装置，满足DL／T 1504-2016弧光保护装置通用技术条件中4.8.7的规定:

装置宜采用无源弧光传感器采集弧光信号，光电转换在装置内完成。

ARB-S弧光传感器（与ARB弧光保护装置配套使用时）满足DL／T 1504-2016弧光保护装置通用技术条件中4.2.4的规定:

光照度或辐射照度大于弧光动作门槛值的垂直正入射光，弧光传感器应可灵敏检测；

光照度或辐射照度大小相同的入射光，水平入射时弧光传感器获取的光照度或辐射照度应为垂直正入射时弧光传感器获取的光照度或辐射照度的70%以上。

◆ 监测光谱范围广

◆ 高灵敏度

◆ 探测角度广

◆ 全绝缘、不含金属成分，没有电气安全隐患

◆ 不需供电、免维护

◆ 配套双股阻燃光纤

◆ 主要监测紫外光及部分紫光

◆ 高灵敏度

◆ 探测角度广

◆ ST标准接口、国网项目应用

◆ 不需供电、免维护

◆ 配套双股阻燃光纤

ARB-S弧光传感器

I ARB-S0弧光传感器

I ARB-S1弧光传感器

06

弧光保护逻辑I 保护判据

GB/T 14598.302-2016弧光保护装置技术要求的3.1弧光保护装置：以电力一次设备故障时产生的电弧光信号为主要判据，电流信号等其他故障量为辅助判据，通过出口快速切除相应故障设备的保护装置。

◆ 母线室弧光故障，属于母线侧故障，应立即跳开所在母线段进线或者分段开关;

◆ 开关室弧光故障，有可能是以下两种情况:若短路故障发生在开关机构的上触头，则属于母线侧故障，应立即跳开所在母线段的进线或者分段开关;若短路故障发生在开关机构的下触头，通过跳开本间隔的开关方可隔离故障，从而避免停电范围的扩大。但安装在开关室的弧光传感器无法区分弧光故障是发生在上触头还是下触头，为及时快速切除开关室弧光故障，建议跳开所在母线段的进线或者分段开关;

◆ 电缆室弧光故障，属于本间隔的故障，需跳开本间隔的开关来隔离故障，避免停电范围的扩大。

07

◆ 弧光保护判据有弧光电流双判据和弧光单判据，并可依据项目实际自由选择。但弧光单判据受到其他光源影响时，易造成装置误动，实际应用多选择弧光电流双判据。

◆ 为提高不接地系统和消弧线圈接地系统单相接地弧光故障的灵敏度，弧光保护可引入弧光零序电压判据。◆ NB/T 42076-2016 弧光保护装置选用导则中的4.3.3电流接入的选择：按保护范围内电源点就近接入原则，接入低压电源进线电流或馈线电流P级绕组。即母线室、手车室弧光关联进线或者母联电流，馈线柜电缆室弧光关联馈线电流，作为弧光保护电流判据。

I 保护动作

弧光传感器安装示意图

ARB-S ARB-S母联母联隔离ARB-S 10kV I母ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S跳闸跳闸跳闸典型方案电流电流电流电流电流ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S光纤光纤跳闸跳闸电流电流ARB-S ARB-S弧光探头PT PT ARB6集中式母线弧光保护装置ARB4馈线式弧光保护装置A R B - S A R B - S 0 4kV I段ARB-S跳闸电流光纤0 4kV I I母10kV I I母变压器变压器电动机 08馈线ARB6 ARB6 ARB6 ARB6 ARB6 ARB4 ARB4 ARB4 ARB4 ARB4 ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S ARB-S跳闸跳闸跳闸光纤光纤光纤光纤光纤光纤电流M

补充说明：

◆ 母联柜手车室弧光，关联所在母线段进线电流和母联电流，跳闸进线1和进线2开关；

◆ 进线柜手车室弧光，关联本进线柜电流或上一级电流，跳闸本进线柜和上一级开关；

PT、计量柜、母联隔离柜等非断路器柜电缆室（如有）弧光，等同于所在母线段的母线弧光；

◆ 母联柜电缆室弧光，等同于与之相连的另一母线段的母线弧光。

09

进线1开关合位，进线2开关合位，母联开关分位：

I段ARB6弧光装置检测到I段各柜母线室或手车室弧光动作，且进线1电流判据满足，则跳开进线1开关；

II段ARB6弧光装置检测到II段各柜母线室或手车室弧光动作，且进线2电流判据满足，则跳开进线2开关。进线1开关合位，母联开关合位，进线2开关分位：

I段ARB6弧光装置检测到I段各柜母线室或手车室弧光动作，且进线1电流判据满足，则跳开进线1开关；

II段ARB6弧光装置检测到II段各柜母线室或手车室弧光动作，且母联电流判据满足，则跳开母联开关；

进线2开关合位，母联开关合位，进线1开关分位：

I段ARB6弧光装置检测到I段各柜母线室或手车室弧光动作，且母联电流判据满足，则跳开母联开关；

II段ARB6弧光装置检测到II段各柜母线室或手车室弧光动作，且进线2电流判据满足，则跳开进线2开关。

母线弧光保护

在I段母线、II段母线分别配置1台ARB6弧光保护装置，每面高压柜的母线室或手车室（或者低压柜正对主母排的位置）安装1个ARB-S弧光探头。

I段ARB6弧光装置监测I段各柜母线室或手车室弧光，并采集进线1和母联电流，动作跳闸进线1和母联开关；II段ARB6弧光装置监测II段各柜母线室或手车室弧光，并采集进线2和母联电流，动作跳闸进线2和母联开关。弧光保护逻辑

典型配置

I段ARB6弧光装置监测I段各柜母线室、手车室以及1#进线柜电缆室弧光，并采集进线1和母联电流，动作跳闸进线1和母联开关；II段ARB6弧光装置监测II段各柜母线室、手车室以及母联柜电缆室、2#进线柜电缆室弧光，并采集进线2和母联电流，动作跳闸进线2和母联开关；

每面馈线柜ARB4弧光装置监测本馈线柜电缆室弧光，并采集本馈线柜电流，动作跳闸本馈线柜开关。补充说明：

◆ PT、计量柜、母联隔离柜等非断路器柜电缆室（如有）弧光，等同于所在母线段的母线弧光；

◆ 母联柜电缆室弧光，等同于与之相连的另一母线段的母线弧光；

◆ 母联柜手车室弧光，关联所在母线段进线电流和母联电流，跳闸进线1和进线2开关；

◆ 进线柜手车室弧光，关联本进线柜电流或上一级电流，跳闸本进线柜和上一级开关；

◆ 进线柜电缆室弧光，严格意义上应与上一级电流关联成双判据，或者弧光单判据，跳闸上一级开关。

10ARB4弧光装置监测本馈线柜电缆室弧光，并采集本馈线柜电流，动作跳闸本馈线柜开关。补充说明：

◆ PT、计量柜、母联隔离柜等非断路器柜电缆室（如有）弧光，等同于所在母线段的母线弧光；

◆ 母联柜电缆室弧光，等同于与之相连的另一母线段的母线弧光；

电缆室弧光保护

母线+电缆室弧光保护

在I段母线、II段母线分别配置1台ARB6弧光保护装置，每面馈线柜分别配置1台ARB4弧光保护装置，每面柜子的母线室、手车室、电缆室各安装1个ARB-S弧光探头。

在每面馈线柜分别配置1台ARB4弧光保护装置，每面馈线柜的电缆室安装1个ARB-S弧光探头。弧光保护逻辑

弧光保护逻辑

典型配置

典型配置

典型图例中高压母线室+电缆室弧光保护

说明：配置弧

光

保护，分别在母线室、手车室、电缆室装

设1个

弧

光

传

感

器。母线室/手车室弧

光+本

段

进

线/母联电流

双判据，动作

跳闸本

段

进

线/母联

开

关；出线

柜电缆室弧

光+出线

柜电流

双判据，动作

跳闸出线

柜

开

关。

11

P T K P T K RD RD

GL CGQ GL CGQ

中高压母线弧光保护

KSMB KSMB

YH YH

12板

封

左

I 中高压电缆室弧光保护

13

1#楼5层动力常用BH-0.66 1500/5A Icu=65KA Id1=1250A Id2=4000A(0.4s) Id3=12500A（OFF） Ie=3200A MT32 H1 4P D/O+MIC 6.0A PZ72电力仪表H=200MM H=400MM 3 H=200MM H=200MM容量480KVAR三相共补4回路CR-50-3-480*9+BAE- -RT750 CR-30-3-480*1+BAE- -RT730 9*LC1DWK12M5C 1*LC1DPK12M5C 1*(NT00-80A*3) 3*(NT00-125A*3) PZ72电力仪表COS囚 ARB6 1 ARB-S 1低压进线屏（兼电能计量） 800x1000x2200 MNS LA2 BAE- BAE- iPRF1 12.5r RT18-80A/3P BH-0.66 3200/5变压器柜2300x1450x2200 MNSLA1外壳防护等级：IP30联结组别：Dyn11短路阻抗电压：Ud=6% SCB13-1600KVA/10/0.4KVS H=200MM 8 H=200MM 7 H=200MM 6 H=400MM 5 H=200MM 4 H=200MM 3 H=200MM 2 H=200MM 1 1#楼1层动力备用Ie=250AA PZ72电力仪表250/5A H=400MM NSX250N MIC2.2 3P 250/5A 5H=400MM H=400MM H=200MM H=200MM H=200MM 3#楼4层k5空调PZ72电力仪表NSX400NMIC24. 5A 4 Ie=400A H=400MM H=200MM变 A电H=200MM NSX250N MIC2.2 3P 250/5A 1H=400MM 27ZP表仪力电用常所 00/33P BH-0.66 800/5-A3-480V*9 -3-480V*1 ANAPF200-380/B NSX250N TMD 200 3P3D F ARB-S 1 ARB-S 1 ARB-S 1 ARB-S 1 ARB- -S1ARBS 1无功补偿柜有源滤波柜出线屏出线屏出线屏出线屏MNS MNS MNS MNS MNS MNS 1200x1000x2200 800x1000x2200 600x1000x2200 600x1000x2200 600x1000x2200 600x1000x2200母线弧光保护装置弧光传感器（主母排）用途外型尺寸（宽X深X高MM）配电屏型号配电屏编号说明：配置母线弧光保护，在各柜正对主母排处装设弧光传感器。弧光+本段进线/母联电流双判据，动作跳闸本段进线/母联开关。低压母线弧光保护LA3 LA4 LA5 LA6 LA7 LA8 I母线:TMY-3x2（125x10）+N2（125x10）+PE2(50x5) 3P＋N NH00-125A Id1=1600A（15s） Id2=4500A(0.4s) Id3=16000A（OFF） 1#变配电房低压配电系统图(一) YJV22-10KV-3x50SC150 FC KFM-SD-3200A/4P(IP54) Ie=400AA Ie=400AA Ie=400AA封闭铜母线引至LB9 NSX250N MIC2.2 3P 250/5A 2高压电缆由高压MT32 H1 4PD/O+MIC 1 00/5A NSX160N MIC2.2 3P Ie=100A 1 00/5A NSX160N MIC2.2 3P Ie=100A 2 50/5A NSX250N MIC2.2 3P Ie=250A Ie=3200A Icu=65KA 2 50/5A NSX250N MIC2.2 3P 3#楼4层K1空调3#楼4层K1空调800x1000x2200 Ie=250A 2 50/5A NSX250N MIC2.2 3P Ie=100A 1 00/5A NSX160N MIC2.2 3P ARB-S 1 Ie=250A 250/5A NSX250N MIC2.2 3P QSA800/3P母线联络屏Ie=250A 3#楼1层东配电房03计1园区消防泵常用3#楼3层东部动力备用2#楼1层东部动力备用1#楼6层动力照明常用1#楼6层动力照明常用1#3#楼生活水泵常用1#楼屋面排风机备用1#楼消防控制室备用NSX400N MIC2.3 3P NSX400N MIC2.3 3P NSX400N MIC2.3 3P NSX250N MIC2.2 3P NSX160N MIC2.2 3P NSX400N MIC2.3 3P NSX400N MIC2.3 3P NSX400N MIC2.3 3P NSX160N MIC2.2 3P A NSX630N MIC2.3 3P NSX250N MIC2.2 3P NSX160N MIC2.2 3P Ie=400AA NSX400N MIC2.3 3P NSX250N MIC2.2 3P NSX400N MIC2.3 3P 1#楼消防泵房备用1#楼应急照明备用Ie=100AA PZ72 1#楼4层动力常用1#楼4层动力常用1#楼3层动力常用Ie=100AA PZ72 A PZ72 250/5A 1 3#楼4层K4空调A PZ72 Ie=800 H=200MM H=400MM H=400MM H=400MM Ie=250A A PZ72 141#楼货梯备用1#楼客梯常用200/5 Ie=250A Ie=250A Ie=250A 1#楼2层空调1#楼1层空调1#楼2层动力1#6层空调MNS 6.0A Ie=400A Ie=400A Ie=400A Ie=630A Ie=400A Ie=100A LA9 400/5A 400/5A 400/5A 400/5A 400/5A 400/5A 400/5A 400/5A 250/5A 600/5A 100/5A 100/5A 100/5A PZ72电力仪表PZ72 PZ72电力仪表PZ72电力仪表电力仪表PZ72 PZ72电力仪表ARB6 PZ72电力仪表PZ72电力仪表电力仪表PZ72电力仪表PZ72 A PZ72 PZ72 PZ72 PZ72 PZ72 PZ72 PZ72 PZ72 PZ72 3#楼备用电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表电力仪表AA AA 32 2 6 6 A A A 55 5 5 4 7 1

35kV

10kV

t ...

! ... ! ...ll 弧光保护系统Acrel2000电力监控系统 Acrel-EMS

\\

\\

0.4kV 0.4kV35kV10kV15

...

◆ ARB弧光保护装置支持Modbus、IEC103等主流通信规约，可方便地接入Acrel2000电力监控系统、AcrelEMS企业微电网能效管理平台。

◆ 除了监测进出线各回路断路器、刀闸等运行状态及电压、电流、功率等运行参数，还可依据电弧光故障及弧光保护的特点，实时监测各回路母线室、手车室、电缆室的弧光强度值、弧光传感器越限状态及光纤链路状态，实时预警和产生事故告警，并能查看故障发生时的故障录波、事故追忆等信息。

16

产品资质ARB系列弧光保护装置通过了国家继电保护及自动化设备质量检验检测中心的检验检测，并且取得了电磁兼容检验报告和电气性能及安全检验报告。

17

电厂国网四川岷江铜钟水电站（含南新二级站）盘江普定2×660MW燃煤发电项目岷江龙溪口航电枢纽工程新疆阜康抽水蓄能电站江西万安水力发电厂数据中心

中国电信（安徽）大数据产业园

广东省公安厅大数据智能化远程分中心

南京首创数科中心

中国联通四川遂宁明月路核心机房

金茂绿建东部新区智慧能源中心

海外尼日尔AGADEM油田乌兹别克斯坦锡尔达里亚联合循环电厂马来西亚PDG数据中心尼日利亚UTOROGU天然气哈萨克斯坦舒巴尔库炼焦厂船舶、水上平台

42米救助打捞拖船

1600T自航自升式风电安装平台

155米远洋铺缆船

H2718船舶

海洋油气田平台

建筑

三亚茅台精品度假村

南京金融城

上海漕河泾北杨人工智能小镇

西北工业大学重庆科创中心

中国核动力研究设计院

水利、水务

广州西村水厂

上海嘉定新城污水处理厂

浙江嘉善城镇防洪排涝工程

蚌埠市龙子河口综合枢纽

峡山水库

医疗卫生

贵州省疾病预防控制中心

龙岩市第二医院

川南妇幼康疗中心

重庆市永川区中医院

乌鲁木齐市口腔医院

矿业神华榆林郭家湾煤矿中国有色集团中色白矿中国北方稀土能源站工程国神公司大南湖二矿山西沁东东大矿井机场、交通

贵阳龙洞堡机场

哈尔滨太平国际机场

吉林长白山机场

四川成德南高速

泰州港靖江港口

生物制药

常州合全制药

南通药明康德医药

普米斯生物制药

川金药业

智睿生物医药

钢铁、冶金

中天绿色精品钢

广西华银铝业

宝钢德盛不锈钢

云南玉溪玉昆钢铁

秦皇岛佰工钢铁

石化

山东亿科化学

四川龙蟒磷化工

中化东大（泉州）

宁夏格瑞化工

振华石油

江西赣锋锂电

吉电能谷（白城）储能晶澳(扬州)新能源中润新能源（滁州）新疆中部合盛硅业江西理文造纸

济南锅炉

重庆华兴玻璃

安阳中联水泥

黑龙江普莱德新材料

吉利汽车

长城汽车

一汽解放

杰锋汽车动力

常州普理智能制造lI 典型业绩新能源工业 汽车18