煤焦氢综合利用项目10kV供配电系统弧光保护系统方案

一、项目背景与需求分析

（一）化工新材料项目供配电安全形势

美锦煤焦氢综合利用硝基水溶肥项目属煤化工与新材料一体化产业项目，生产工艺连续性强、自动化水平高，对供配电系统的安全可靠运行要求极为严格。供配电系统一旦发生故障导致停电，不只会造成停产损失，还可能引发化工装置安全事故，威胁人员与设备安全。因此，提升供配电系统关键环节的保护能力，是保障项目安全生产的重要基础。

（二）项目概况

本项目为贵州金兰盛锦新材料有限公司美锦煤焦氢综合利用硝基水溶肥项目，配套10kV供配电系统涵盖母线及多路馈线回路。为确保母线及馈线设备在电弧故障时能够快速隔离故障、降低事故损失，本项目配置南京法丁电力科技有限公司（以下简称“南京法丁”）FD-800ARC系列弧光保护系统，采用“主控单元＋馈线单元”两级架构，对开关柜母线及馈线实施分区、分级、毫秒级电弧光保护。

二、弧光保护系统方案设计

（一）保护原理与判定方式

弧光保护采用“弧光检测＋过电流”双判据原理。系统通过弧光传感器实时检测开关柜内的电弧光信号，同时采集相应回路的电流信号；只在“检测到弧光信号且电流超过整定值”两个条件同时满足时，保护装置以毫秒级速度出口跳闸，快速切除故障电源。弧光保护判定方式为“过电流＋弧光”双判据跳闸，既保证了故障切除的快速性，又通过电流判据有效过滤外界光线干扰等单一因素引起的误动。

（二）系统组成与总体架构

本方案弧光保护系统采用“主控单元＋馈线单元”两级架构：主控单元（母线弧光保护装置）安装于本段进线柜/PT柜，接入本段进线柜及母联柜保护电流，负责母线保护与失灵后备跳闸；馈线单元（横纵弧光保护装置）安装于馈线柜，接入馈线柜保护电流，负责馈线回路就地快速保护；ST紫外光弧光传感器按母线室、手车室、电缆室分区布点，实时检测电弧光信号；ST光纤用于弧光信号传输，抗电磁干扰能力强、信号传输可靠。两级单元协同配合，实现母线故障全站隔离、馈线故障就地切除。

（三）设备配置方案

产品名称	产品型号	规格	数量	备注
母线弧光保护	FD-800ARC-12M2	台	2	12路弧光通道；2组采样电流、12路跳闸出口
横纵弧光保护	FD-800ARC-B3	台	35	3路弧光通道；1组采样电流、12路跳闸出口
弧光传感器	FD-ST-UV	只	120	ST紫外光
光纤	5米	根	120	ST光纤

三、保护配置与动作逻辑

（一）装置安装位置与电流采样

主控单元安装在进线柜/PT柜，馈线单元安装在馈线柜；弧光传感器按母线室1个、手车室1个、电缆室1个的布点原则安装于每面开关柜，实现关键隔室全覆盖；采样电流方面，主控单元接入本段进线柜及母联柜保护电流，馈线单元接入馈线柜保护电流。

（二）动作逻辑

1、本段母线进线柜、母联柜及其他开关柜母线室检测到弧光，且进线柜电流大于整定值时，跳进线柜；

2、本段母线进线柜、母联柜及其他开关柜母线室检测到弧光，且母联柜电流大于整定值时，跳母联柜；

3、馈线断路器室、电缆室检测到弧光且馈线柜本柜电流大于整定值时，跳馈线本柜；

4、馈线柜跳闸后故障仍未消除，向主控单元发失灵信号；

5、主控单元检测到失灵信号，且进线/母联柜电流大于整定值，跳进线/母联柜；

6、弧光保护采用弧光＋过电流双判据，过流整定值取保护二次额定电流的1.5倍。

（三）定值整定与失灵后备说明

过流整定值按保护二次额定电流的1.5倍整定。该定值在可靠躲过正常负荷电流及变压器励磁涌流的同时，确保在母线或馈线发生电弧光短路故障时保护可靠启动。同时，方案配置馈线失灵后备保护：馈线柜跳闸后故障仍未消除时，馈线单元向主控单元发出失灵信号，主控单元在确认进线/母联柜电流大于整定值后跳进线/母联柜，以失灵保护作为馈线保护的可靠后备，确保故障可靠切除、避免事故扩大。

四、系统技术特点

（一）毫秒级快速动作。弧光与过流双判据同时满足即出口跳闸，保护动作时间毫秒级，限制电弧故障对设备的损坏；

（二）主控＋馈线两级保护。母线保护与馈线就地保护协同配合，实现母线故障全站隔离、馈线故障就地切除；

（三）失灵后备保护。馈线失灵信号与主控后备跳闸联动，为馈线保护提供可靠后备，杜绝故障越级扩大；

（四）双判据防误动。弧光与电流双重条件确认，抗外界光线等干扰能力强，运行可靠性高；

（五）紫外弧光检测与光纤传输。FD-ST-UV传感器抗环境光干扰，ST光纤传输抗电磁干扰，检测与传输双重可靠。

五、结语

化工项目10kV供配电系统的安全稳定运行，离不开快速、可靠的母线及馈线保护。南京法丁弧光保护系统以“弧光＋过流”双判据、毫秒级快速动作、“主控＋馈线”两级保护、失灵后备跳闸及紫外弧光检测等重要能力，为贵州金兰盛锦美锦煤焦氢综合利用硝基水溶肥项目10kV供配电系统构建了坚实的安全防线。南京法丁将持续以可靠的电力保护产品与专业的工程服务，护航化工、新材料等工业企业的安全生产。

参考依据：

[1] GB/T 14598.302-2016《弧光保护装置技术要求》，国家标准化管理委员会发布，2016年实施。

[2] IEEE 1584《弧光闪络危害计算指南》（IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations）。

[3] 南京法丁电力科技有限公司，弧光保护装置相关规范及标准技术资料。