一、概述
厂用/配电中压开关柜为全厂辅机/供电系统的供电枢纽。在发生内部故障时，是否能迅速地切除故障，对全厂/配电系统的安全运行至关重要。但是，按目前的保护方案，存在以下几个问题：
①中压母线尚没有配置任何专门的保护;而是由进线开关的相关后备保护来兼顾的;
②进线开关与出线开关的保护需要相互配合:一般速断保护延时的级差至少为300ms，甚至500ms;
③过流保护的配合级差更是长达1–2秒。
所以，厂用/配电系统中压母线上所发生的任何故障都至少要延时切除。换句话说，现有的厂用中压母线能在第一时间切除故障的保护还是个空白。可是，我们只要稍加注意，就会不难发现不论是中压开关母线的上游还是下游的诸多电气设备无一没有配有快速保护。相比之下，我们恐怕很难有充分的理由来说明，中压母线的安全性可靠性应该受到这样的懈怠。鉴于中压母线的重要地位，任何故障的延时切除，都是我们极为不愿意看到的状况。因为开关柜内的各种故障，其短路电流所产生的电弧及其大量的高温，使柜内气体急剧膨胀，可在极短的时间内达到顶峰，严重危及人身和设备安全。
1.1电弧光产生的原因
引起开关柜弧光短路故障的原因很多，主要有：绝缘故障、载流回路不良、外来物体的进入、人为操作错误、系统改变或故障等。
1.2电弧光的能量
开关柜发生内部弧光故障产生的短路功率可高达8~60MW，所产生的能量与电弧的燃烧时间、短路电流的平方值、柜体几何尺寸以及所使用的材料等因素有关，其中较主要的因素是短路故障电流及电弧燃烧的时间，电弧能量与有关电弧燃烧的时间的关系如图所示。从图中可以看出，电弧燃烧持续时间超过100ms，所释放的能量开始急剧增加，接着各种故障效应对开关设备的电缆、铜排以及钢材造成严重损坏.
1.3电弧光对设备的伤害：
电弧光发生时产生的大量气体，其压力波可造成盘体变形、破碎；电弧可使铜排气化的体积膨胀，空气因高温而膨胀；爆破音造成盘内强烈震动，使固定元件松脱。高温可造成电缆在100ms内燃烧、及所有绝缘材料的燃烧，造成铜排、铝在150ms内燃烧熔毁气化，并产生大量的浓黑有毒的烟气，这些含有大量碳黑烟气将迅速扩散至整段母线和开关柜，造成所有一次和二次设备表面的严重污染，使得绝缘电阻为零。
由于开关柜为刚性连接，结构紧凑，空间有限，使得任何方式的清理工作，都将是耗时，费力的。更不用说受损设备的更换了。较为重要的是整段母线的停役，给全厂带来的经济损失将是无法估量的。同时要想使设备的绝缘完全恢复到原来的水平几乎是不可能的。
ZD-DHG电弧光保护系统使用电弧光探头监测电弧光信号，配合过流判断故障，其整组动作时间小于20ms，加上断路器35-60ms的跳闸时间，能有效保护开关设备，是目前动作较快的电弧光保护系统，是中压开关柜内部故障保护的较佳解决方案。
二、ZD-DHG电弧光保护装置的特点：
?整组动作跳闸出口快；
?采用过流和弧光做判据，动作可靠；
?持续全面的自检功能；
?可按各类不同接线灵活编程；
?安装简便灵活。
三、系统组成
3.1主控单元ZD-DHG-H
主控单元通过检测短路电流和来自弧光传感器的动作信息，并对收集的数据进行处理、判断，发出跳闸信号以切除故障。该系统弧光单判据与弧光电流双判据可选。此外，主控单元根据辅助单元传送来的弧光传感器的动作信息，提供弧光故障点的定位信息。
3.2弧光采集器ZD-DHG-C
弧光采集器安装在控制柜中，每个采集器可测量8路弧光，设置2继电器出口，2路开关量输入；弧光采集器采集到故障信号通过通讯接口传回主机，由主机做出判断是否发出跳闸指令。
3.3电流采集器ZD-DHG-A
电流采集器安装在控制柜中，每个采集器可测量6相电流采样，设置2个继电器出口，2路开关量输入；电流采集器采集到故障信号通过通讯接口传回主机，由主机做出判断是否发出跳闸指令。
3.3弧光电流采集器ZD-DHG-Z
弧光电流采集器安装在控制柜中，每个采集器可测量3路弧光，三相电流采样，设置2个继电器出口，2路开关量输入；弧光电流采集器采集到故障信号通过通讯接口传回主机，由主机做出判断是否发出跳闸指令。
3.4弧光传感器ZD-DHG-P
弧光传感器安装在柜内各间隔中，可实现由简单到复杂、有选择性的保护。弧光传感器作为光感应元件，在发生弧光故障时检测突然增加的光强，并将模拟光信号传给弧光单元或直接传给主控单元，弧光单元将光信号转为电信号之后进行比较、滤波、编码、电光转换，由光纤将数字光信号传给弧光扩展器或者主控单元。
四、工作原理及特点
4.1工作原理
保护系统中的弧光保护系统通过检测开关柜内部发生故障时发出的弧光和电流、接地信号突变量来判断是否发生故障。其判断原理如下图所示：
电弧光保护原理示意图
4.2弧光保护与一般过流保护比较
ZD-DHG有效降低电弧光伤害的方法是以较快的速度切断故障电源，弧光保护正是为此需求而设计。弧光保护能快速检测弧光的出现，将它的燃弧时间减到较少，从而减少设备财产的损失，保护工作人员的人身安全。
五、技术指标和使用环境
?装置电源电压：AC/DC85～265V
?装置功耗：主机：≤10W分机：≤5W
?输出触点容量：继电器：AC250V5A
?开关量输入：AC/DC220V
?电流采样精度：±5%。范围：0.1In～20In，瞬间20倍过流值（1A、5A可选）
?RS485通讯：波特率9600bps19200bps57600bps115200bps可选
隔离电压2500VDC
?工作环境温度：-10℃～+50℃运输极限环境温度：-40℃～+70℃
贮存极限环境温度：-25℃～+55℃
?大气压强：86～106KPa
?海拔高度：小于2000m，特殊情况下可达到4000m
?弧光单判据反应时间：≤10ms
弧光电流双判据反应时间：≤20ms
?适用范围：3kV～35kV
?环境湿度：5%～95%（装置内部不结露、结冰）
?污秽等级:蚀性气体、蒸汽、导电尘埃，不得有爆炸性气体和破坏绝缘性气体。
