船舶中压配电板弧光故障导致的设备损坏和停电事故，不仅会造成较大的经济损失，而且极度影响船舶电站的安全稳定运行，威胁船舶电站操作人员的安全。弧光保护是基于开关柜发生弧光故障时而设计的一套母线保护系统，能快速切除开关柜体内的故障及缩小故障范围。在船舶中压配电板应用弧光保护，可解决母排故障短路问题，对于提高船舶电站的安全性、稳定性，降低经济损失具备极其重大意义。

  舰船的电气化水平在慢慢地提高，舰船电站容量在持续不断的增加，舰船电网有向中压发展的趋势。中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，都可能会导致弧光短路故障，造成气体间隙击穿而引燃电弧。舰船供电系统由于空间存在限制，设备较多，发生弧光故障的可能性大。

  弧光产生时温度可达到4500℃，内部温度可达到10000～20000℃。弧光产生时较大瞬时功率可达到40MW，弧光光强可超过正常照明光强2000多倍。因此中低压开关柜内因故障而产生电弧时若不能及时采取合理措施，则会产生诸多危害。

  （1）对设备的危害：电弧发生时产生大量高温度高压力气体，气体瞬时冲击波可造成开关柜体变形、破碎；冲击波爆破震动可造成开关柜剧烈震动，使各连接处紧固件松脱；产生的高温可引起电缆燃烧、铜排融化、铝排气化，甚至将开关柜外壳金属融化、元器件严重破损毁坏并引起火灾。

  （2）对人的危害：高温灼伤皮肤；熔化的金属蒸发并渗入人的皮肤表层造成皮肤金属化；高强度弧光伤害眼睛，甚至造成角膜脱落；高温燃烧产生的粉尘和有毒有害化学气体损伤呼吸系统；弧光电流作用于人体可使肌肉产生非自主剧烈收缩，也可损伤肌腱、皮肤、血管、神经组织等。

  电弧产生的能量与I ²t成指数规律快速上升，其不仅与故障电流的大小有关，还与燃弧时间有关。根据故障点的不同，通常情况下故障短路电流会在几千安至几十安，故障若不能及时切除以熄灭电弧，则会产生巨大能量。总之，开关柜发生内部电弧故障，不论是对开发设备还是对附近的工作人员，其危险性都很大。

  将弧光保护应用至舰船电力系统，对舰船电网中的中压电气开关设备做快速保护，在短路故障电弧发生初始就切除故障，降低故障电弧所造成的危害，避免人员受伤或死亡，减少设备维护费用，提高舰船电力系统的安全性及经济效益。

  从20 世纪60 年代起，国际上的一些发达国家慢慢的开始了对弧光短路故障保护的研究，到80 ～90 年代已经对这种故障特性有了深入的了解，并且提出各种弧光短路的保护措施。20世纪90年代，我国引进了弧光保护设施。随微电子技术和光传感器技术的持续不断的发展，弧光保护技术不断成熟，国内对弧光保护的认识逐步的提升，弧光保护的市场需求逐步扩大。国内很多单位都进行了弧光保护技术的研发，如安科瑞的ARB5系列弧光保护。

  弧光保护的动作判据为电弧故障时产生的两个条件: 弧光和电流增量。当同时检测到弧光和电流增量时发出跳闸指令，当仅检测到弧光时亦可只发出报警信号。

  安科瑞ARB5系列弧光保护设施主要由ARB5-M主控单元、ARB5-S弧光探头及弧光光纤（双股）组成。

  1）启动条件可选弧光+电流双判据或弧光单判据。其中电流突变量启动系数可整定范围为0.05~10In，电流常量启动系数可整定范围为0.05~10In。

  某船务1600T海上风电安装平台，共有3组中压配电板。其中A段母线有两台发电机进线和一个联络柜，B段母线有两台发电机进线和两个联络柜，C段母线有两台发电机进线和一个联络柜。

  不难看出，与陆上配电系统不同，船舶电力推进系统有以下特点：能量来源众多（多组发电机进线）、电缆联结多采用环状结构（母联开关、跨接开关等横向结构较多）、能量流向不定（根据自身的需求通过母联开关、跨接开关变更船舶电力系统的能量流向，以保证供电系统的连续性）。

  为保障船舶电站安全稳定可靠运行，该项目要求装设弧光保护，监控母线T海上风电安装平台电力推进系统中压配电板系统图

  图5 某1600T海上风电安装平台电力推进系统中压配电板平面布局和外形图

  依据弧光保护原理可知，需要监测每柜的母线室弧光信号，还需采集A段母线的两台发电机进线电流和一组联络电流、B段母线的两台发电机进线电流和两组联络电流、C段母线的两台发电机进线电流和一组联络电流，又由于ARB5-M弧光主控单元支持采集4组3相电流、支持20路弧光信号监测，即每段母线的发电机进线电流、联络电流和弧光信号可由一台ARB5-M采集，故该项目弧光保护配置方案为：每段母线-M弧光主控单元，在每柜的母线-S弧光探头。

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