一、概述
廠用/配電中壓開關柜為全廠輔機/供電系統的供電樞紐。在發生內部故障時，是否能迅速地切除故障，對全廠/配電系統的安全運行至關重要。但是，按目前的保護方案，存在以下幾個問題：
① 中壓母線尚沒有配置任何專門的保護; 而是由進線開關的相關后備保護來兼顧的;
② 進線開關與出線開關的保護需要相互配合:一般速斷保護延時的級差至少為300ms， 甚至500ms ;
③ 過流保護的配合級差更是長達1 – 2秒。
所以，廠用/配電系統中壓母線上所發生的任何故障都至少要延時切除。換句話說，現有的廠用中壓母線能在第一時間切除故障的保護還是個空白�？墒�，我們只要稍加注意，就會不難發現不論是中壓開關母線的上游還是下游的諸多電氣設備無一沒有配有快速保護。相比之下，我們恐怕很難有充分的理由來說明，中壓母線的安全性可靠性應該受到這樣的懈怠。鑒于中壓母線的重要地位，任何故障的延時切除，都是我們極為不愿意看到的狀況。因為開關柜內的各種故障，其短路電流所產生的電弧及其大量的高溫，使柜內氣體急劇膨脹，可在極短的時間內達到頂峰，嚴重危及人身和設備安全。
1.1 電弧光產生的原因
引起開關柜弧光短路故障的原因很多，主要有：絕緣故障、載流回路不良、外來物體的進入、人為操作錯誤、系統改變或故障等。
1.2 電弧光的能量
開關柜發生內部弧光故障產生的短路功率可高達8~60 MW，所產生的能量與電弧的燃燒時間、短路電流的平方值、柜體幾何尺寸以及所使用的材料等因素有關，其中最主要的因素是短路故障電流及電弧燃燒的時間，電弧能量與有關電弧燃燒的時間的關系如圖所示。從圖中可以看出，電弧燃燒持續時間超過100 ms ，所釋放的能量開始急劇增加，接著各種故障效應對開關設備的電纜、銅排以及鋼材造成嚴重損壞.
以下為國外的資料介紹的各種燃弧時間下對設備造成的損壞程度：
① 35 ms 沒有顯著的損壞，一般可以在檢驗絕緣電阻后投入使用；
② 100ms 損壞較小，在開關柜再次投入運行之前需要進行清潔或可能的某些小的修理；
③ 500ms 設備損壞很嚴重，在現場的人員也受到嚴重的傷害，必須更換部分設備才可以再投入運行。
1.3電弧光對人員的傷害：
電弧光發生時產生的高溫，灼燒人員皮膚；強光刺傷眼睛；強電侵害肌肉、神經；爆破壓力造成人員的墜落及碎片飛射；爆破音造成人員的耳膜、內臟震動損傷；毒氣傷害人員呼吸系統。
1.4電弧光對設備的傷害：
電弧光發生時產生的大量氣體，其壓力波可造成盤體變形、破碎；電弧可使銅排氣化的體積膨脹，空氣因高溫而膨脹；爆破音造成盤內強烈震動，使固定元件松脫。高溫可造成電纜在100ms內燃燒、及所有絕緣材料的燃燒，造成銅排、鋁在150ms內燃燒熔毀氣化，并產生大量的濃黑有毒的煙氣，這些含有大量碳黑煙氣將迅速擴散至整段母線和開關柜，造成所有一次和二次設備表面的嚴重污染，使得絕緣電阻為零。
由于開關柜為剛性連接，結構緊湊，空間有限，使得任何方式的清理工作，都將是耗時，費力的。更不用說受損設備的更換了。最為重要的是整段母線的停役，給全廠帶來的經濟損失將是無法估量的。同時要想使設備的絕緣完全恢復到原來的水平幾乎是不可能的。
QS-H電弧光保護系統使用電弧光探頭監測電弧光信號，配合過流判斷故障，其整組動作時間小于20ms，加上斷路器35-60ms的跳閘時間，能有效保護開關設備，是目前動作最快的電弧光保護系統，是中壓開關柜內部故障保護的最佳解決方案。
二、QS-H電弧光保護裝置的特點：
u 整組動作跳閘出口快；
u 采用過流和弧光做判據，動作可靠；
u 持續全面的自檢功能；
u 可按各類跳閘邏輯靈活編程；
u 安裝簡便靈活。
三、系統組成
3.1 主控單元 QS-H
主控單元采用嵌入式安裝方式，可測量3組電流，8路弧光，具有6路繼電器輸出，5路開光量輸入；主控單元將自身檢測到的數據信息及采集器傳來的數據信息進行集中處理、判斷，發出跳閘信號以切除故障。該系統弧光單判據與弧光電流雙判據可選。
3.2弧光采集器 QS-C
弧光采集器安裝在控制柜中，每個采集器可測量8路弧光，設置2繼電器出口，2路開關量輸入；弧光采集器采集到故障信號通過通訊接口傳回主機，由主機做出判斷是否發出跳閘指令。
3.3電流采集器 QS-A
電流采集器安裝在控制柜中，每個采集器可測量2組電流采樣，設置2 個繼電器出口，2路開關量輸入；電流采集器采集到故障信號通過通訊接口傳回主機，由主機做出判斷是否發出跳閘指令。
3.3 弧光傳感器 QS-P
弧光傳感器安裝在柜內各間隔中，可實現由簡單到復雜，有選擇性的保護�；」鈧鞲衅髯鳛楣飧袘�，在發生弧光故障時檢測突然增加的光強，并將模擬光信號傳給弧光單元或直接傳給主控單元。
四、工作原理及特點
4.1 工作原理
弧光保護系統通過檢測開關柜內部的弧光和電流來判斷是否發生故障.
4.2 弧光保護與一般過流保護比較
QS-H有效降低電弧光傷害的方法是以最快的速度切斷故障電源�；」獗Ｗo能快速檢測弧光的出現，將它的燃弧時間減到最少，從而減少設備財產的損失，保護工作人員的人身安全。
五、技術指標和使用環境
u 裝置電源電壓：AC/DC 85～265V
u 裝置功耗：主機：≤10W 分機：≤5W
u 輸出觸點容量：繼電器：5A 250V AC , 5A 30V DC
u 開關量輸入：DC 110V 220V AC 220V
u 電流采樣精度：±5%。范圍：0.1In～20In，瞬間20倍過流值（1A、5A可選）
u RS485通訊：波特率 9600bps 19200bps 57600bps 115200bps可選
u 工作環境溫度：-10℃～+50℃ 運輸極限環境溫度：-40℃～+70℃
貯存極限環境溫度：-25℃～+55℃
u 大氣壓強：86～106KPa
u 弧光單判據反應時間： ≤10ms
弧光電流雙判據反應時間： ≤20ms
u 適用范圍：3kV～35kV
u 環境濕度：5%～95%（裝置內部不結露、結冰）
u 污穢等級：不得有爆炸性氣體和破壞絕緣性氣體。
