【节能学院】ARB弧光保护在半导体厂房低压配电系统的应用

摘 要：成套开关设备中电弧光故障是很严重的故障之一，其产生的弧光容易烧坏其他元器件，从而导致事故扩大，往往造成较大的经济损失。弧光保护通过监测电弧光强度和电流变化情况，能及时切除故障，可以起到很好的保护作用并降低经济损失。本文介绍了ARB系列弧光保护在低压配电系统的母线以及电容补偿柜、有源滤波柜等重要单柜的应用配置方案，从中容易得知加装弧光保护的必要性。

关键词：电弧光故障；弧光保护；低压配电系统

1 项目概述

本工程为某微电子装备有限公司半导体生产基地电力增容项目，位于北京市亦庄经济技术开发区。在厂房内共设置两座变配电室，总增容容量25000kVA。本次增容在二期厂房，新建一座总配电室，新增5台2500kVA变压器，利旧一台2500kVA变压器，将原有4台2500kVA变压器切改至新建总配。同时新建一座分配电室，新增4台2500kVA变压器，接入一期原有总配。新装2500kVA*9，利旧2500kVA*1，总计25000kVA。

2 项目需求

开关柜或母线因绝缘损坏、操作失误、设备老化等原因较易产生弧光。当发生弧光故障时，将会产生巨大能量，造成高温以及各类电弧效应，威胁人员的安全，同时损害设备，造成重大经济损失。为了确保供电系统的安全性和可靠性，本项目的0.4kV开关柜需要配置弧光保护。

总配电室0.4kV开关柜：MNS低压配电柜共22面，其中低压进线柜4面，母联柜2面，电容器柜8面，馈线及有源滤波柜4面，馈线柜4面。总配电室的9#变（11#变）与10#变（12#变）的一次系统图如下。

图1 总配电室的0.4kV一次系统图

分配电室0.4kV开关柜：MNS低压配电柜共16面，其中低压进线柜4面，电容器柜8面，馈线柜4面。分配电室的12#变（13#变、14#变、15#变）的一次系统图如下。

图2 分配电室的0.4kV一次系统图

3.ARB弧光保护简介

安科瑞ARB系列弧光保护由ARB6/ARB4弧光保护装置、ARB-S弧光传感器及弧光塑料光纤组成。

多组弧光保护逻辑，实现分区域选择性跳闸。

弧光故障点定位。

弧光单判据、弧光电流双判据可选。

弧光动作门槛值和电流、电压定值可自由整定。

弧光装置、传感器及光纤实时自检。

支持Modbus、IEC 60870-5-103等通讯协议。

适合中高压出线柜电缆室、低压电容补偿柜等单柜应用。

弧光故障点定位。

弧光单判据、弧光电流双判据可选。

弧光动作门槛值和电流、电压定值可自由整定。

弧光装置、传感器及光纤实时自检。

支持Modbus、IEC 60870-5-103等通讯协议。

4 保护逻辑及配置方案

图3 低压母线弧光保护+电容补偿柜/有源滤波柜弧光保护配置方案

4.1、低压母线弧光保护

在每段低压母线配置1台ARB6弧光装置，在每台柜子的柜顶水平铜排处安装1个ARB-S弧光传感器。ARB6采集本段进线/母联电流+各柜柜顶的弧光，双判据动作于跳闸本段进线/母联开关。

4.2、电容补偿柜/有源滤波柜弧光保护

在每台电容补偿柜/有源滤波柜配置1台ARB4弧光装置，除在柜顶安装个ARB-S弧光传感器之外，在柜内中下部再安装1个ARB-S弧光传感器。ARB4采集本柜电流+本柜中下部的弧光，双判据动作于跳闸本柜开关。

4.3、配置方案

A、总配电室配置方案（以9#变与10#变为例）

B、分配电室配置方案（以12#变为例）

4.4、安装位置

A、ARB6弧光装置嵌入式开孔安装于进线柜面板上

B、ARB4弧光装置嵌入式开孔安装于电容补偿柜/有源滤波柜面板上

C、ARB-S弧光传感器在水平母排处安装位置

5 结语

弧光保护通过光强与电流变化双重判据，能在数毫秒内快速动作切断电源，在预防弧光放电事故方面具有重要的意义，能够预防人员伤亡与设备损伤问题的产生，确保电力设备的安全可靠运行。