目 录 

1 DAP220电弧光保护装置概述
2 弧光现象
3 电弧光的危害
4现有的中压母线保护方案及存在的问题
5 弧光保护与一般过流保护比较.
6电弧光保护系统的作用
7电弧光保护系统在国外的应用情况
8 DAP220弧光保护功能模块
9 用户界面
10 技术数据
11 DAP220装置安装示意图

DAP220电弧光保护装置是NAEG通过技术引进并组装生产的新的保护产品，在电弧光保护系统领域
居于世界领先地位。 DAP220电弧光保护装置的保护原理是一种极为独特的创新技术。利用该专利
技术并结合非常现代化的、模块化的全数字继电器设计技术，DAP220电弧光保护装置为用户带来
了许多创新和独特的功能。在电力、交通、冶金、化工等工业用电配电系统中，DAP220电弧光保
护系统是一种非常理想、可靠的解决方案。

2.弧光现象

人们在夏季所常见的雷闪，其实就是一种弧光现象。
当两物体对象之间的电势场强达到一定强度时，将加速空气的电离运动。电离过程进一步加剧，就
会引起气体（空气）的燃烧，引发弧光现象。
在日常的工作和生活中，人们会经常遇到一些不可控和可控的弧光现象。
可控的弧光现象

1. 氩弧焊接；
2. 弧光炉；
3. 发生在电力断路器内因正常操作所产生的弧光（开关弧光）。 不可控的弧光现象
   除上述雷闪现象以外，与电气工程相关的不可控弧光现象有：
4. 由于运行不良的联接导体之间接触放电所产生的弧光；

1. 因动物、污尘、水腐蚀或有害气体腐蚀引发电气短路所产生的弧光；
2. 因绝缘气体的泄漏，导致电力运行设备绝缘水平降低而引发电气短路所产生的弧光；
3. 电力架空线的相对地或两相、三相之间的穿越电离气体的短路产生的弧光；
4. 因电力运行设备（变压器、动力电缆等）的长期过热或疲劳运行，导致绝缘介质的损伤引发
   电气短路所产生的弧光。

上述弧光现象多为因不可抗力所引发的故障而造成。现实工作中，有很多弧光故障是人为错误所引
起的：

• 走错间隔；
• 工作失误（如带接地合闸等）；
• 错误的施工安全防护（如工具坠落等）；
• 工程施工或设备维护质量差；
• 遗忘的工具，测量探测器具。

3.电弧光的危害

当弧光不受控制或意外发生时，非常危险并具有很大破坏力。

3.1 弧光的几个主要表象

1) 高温
弧光通过主要气体（如：空气）燃烧。燃烧时，空气温度将达到3000℃。而弧光发生点的温度是19427℃，是太阳表面温度的两倍。
2) 强光
弧光光强约为9000lux ~ 12000lux。而人眼所能感受的最大光强在3000lux以下。光谱范围为300…1500nm。
3) 爆破压
弧光剧烈燃烧引起的热交换将形成很大的爆破压力，压力将会达到120kPa（人体所能承受的最大
压力为7.5kPa）。
4) 爆破音
就像雷闪现象一样，弧光燃烧引发的爆炸的同时，会有很强烈的爆破声响和震动。

3.2 弧光的产生与危害

弧光能在1ms内很快产生。
不光在低阻抗短路的情况下会产生燃弧现象，在相应的高阻抗和低电流情况下，一旦满足起弧机理
条件，同样会燃弧。
在燃弧的同时，由于空气电离的作用，会促使附近的电阻迅速发生变化。弧光电阻将会逐步接近于
0欧姆。故障电流也将相继发生变化。
燃弧的时间与燃弧积聚的能量关系：

从上述能量积聚效应中可看出，弧光的危害直接与故障电流和燃弧时间有关。
电弧光不但会带来设备损害、停电和生产等所形成的直接损失，而且会由于其对操作人员的伤害和
变电站设备的恢复期的延长带来更大的间接损失。

3.2.1 电弧光对人员的伤害

3.2.2 电弧光对配电系统设备的伤害

从上述电弧光的危害可以看出，产生电弧光故障是配电系统最严重的事故。
由于电气短路而引起电弧燃烧在配电系统开关柜中并不是经常发生。但一旦发生就会引起诸如——
爆炸、燃烧等造成较大的设备材料损毁，危害电力系统运行的安全和稳定。
虽然目前对配电系统的安全运行规程作了很详尽和周到的安排，但因工作失误，走错间隔等造成带
负荷拉隔离刀闸、合接地刀闸，在接地线未解除的情况下合电源开关，带电检修时人为错误等引起
的短路、燃弧故障，造成了很多不必要的人身伤害乃至伤及生命。

4.现有的中压母线保护方案及存在的问题
目前，在实际运行中的中低压开关柜及母线故障保护方案只要有以下三种：

4.1变压器后备过流保护方案:
这是目前国内应用最广泛的中压母线保护方案。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合，
保护跳闸时间一般整定为1.0 - 1.4秒，有的甚至更长，达2.0秒以上。这一动作速度很显
然是远远不能满足快速切除中压母线故障要求的。

4.2馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案:
这是近年来微机过流保护在中压馈线广泛应用，国外提出的利用馈线过流元件闭锁变压器
过流保护的应用较为广泛的过流闭锁式保护方案。这一方案与变压器后备过流保护方案相
比其动作速度有了一定的提高，典型动作时间为300 - 400ms。但对于要求100ms以内切
除故障显然也是不能满足要求。

4.3采用环流原理的高阻抗母线保护方案:
这是国外某些重要项目曾采用的专用电流差动中压母线保护方案，典型的保护动作时间为35-60ms
。考虑到断路器的分闸时间，这一动作速度对要求100ms 以内切除故障来说也嫌慢。采用这种方案
的接线复杂，对CT的要求高，安装在有很多出线的6-35kV母线上有很多困难，也很不经济。此外，
由于其保护范围由于受到CT安装位置的限制，不能保护到发生故障几率较高的电缆室电缆接头处的
故障。因此也不适合中压母线保护应用。
从实际应用情况来看，现有的保护方案是显然不能满足快速切除母线故障或保护覆盖范围要求的，
迫切需要采用一种新型中压母线保护系统，以解决目前实际运行中由于中低压母线发生故障几率较
高、延迟切除故障导致故障发展、扩大，从而造成的巨大的经济损失的问题。

5弧光保护与一般过流保护比较

最有效降低电弧光伤害的方法是以最快的速度切断故障电源。电弧光保护正是为这个需求而设计的。
应用弧光保护的目标是为了能快速检测弧光的出现，而且将它的燃弧时间减到最少，减少设备财产
的损失，保护工作人员的人生安全。

一般过流保护继电器与DAP220电弧光保护继电器的跳闸指令延时比较：

5.1 一般过流继电器

1. 采样：20 – 30ms，
2. 跳闸启动：10ms，
3. 延时设定：30 – 150ms，
4. 断路器动作时间：50 – 80ms。

总的跳闸时间：
- 馈线：30+10+30+50=120ms；
- 进线：30+10+150+50=240ms。

5.2 DAP220弧光保护

1. 弧光探测：1ms
2. 过流比较：1ms
3. 跳闸启动：5ms（电流启动13ms）
4. 断路器动作时间：50 – 80ms。

总的跳闸时间：
— 馈线：1+1+13+50=65ms；
— 进线：1+1+5+50=57ms。

开关柜故障后被烧毁的状态 弧光保护对开关柜的故障提供快速保护

6电弧光保护系统的作用

电弧光保护系统具有非常快的动作速度，其整套保护的动作时间在几毫秒以内，远快于传统母线保
护方案。所以，对开关柜各单元室的总故障清除时间可控制在100ms以内。因此，在发生弧光故障
，柜内压力和温度急剧增加以前，电弧光保护系统就可以发出跳闸指令切除供给的短路电流，使设
备损坏及人员伤害的损失减小到最小。
对于中低压开关柜来说，以最快的速度切除故障意味着最大限度的限制电弧燃烧释放的能量，其益
处是：（1） 保护附近工作人员免受电弧故障效应的伤害。（2） 开关柜内部部件的损坏限制到最
小。（3） 大大减少开关设备损坏的维修费用。（4） 最大限度地减少用户的停电时间，可尽快恢
复生产。（5） 对于使用年限很长需要进行改进的开关柜，采用电弧光保护可有效延长其使用寿命
，从而减少对开关设备的投资费用。
电弧光保护作为中低压母线保护，对配电系统还将提供以下益处：（1） 保护昂贵的主变压器或厂
用变压器免受巨大的短路电流冲击而损坏。（2） 防止波及站用直流系统，避免事故扩大而造成的
经济损失。

7电弧光保护系统在国外的应用情况

国外在20世纪90年代初开始将电弧光保护用于中，低压开关柜内部故障保护，目前电弧光保护系统
在芬兰，瑞典，南非，美国等国家得到广泛的应用，其他国家和地区如中国，挪威，波兰，英国，
法国，德国，荷兰，葡萄牙，澳大利亚，新西兰，墨西哥，阿根廷，科威特，马来西亚，新加坡等
也有不少系统在运行。这些电弧光保护系统应用于400V-33KV中，低压开关柜及母线，应用领域遍
及电力公司的各类发电厂的厂用电系统和配电变电站，工业系统的炼钢厂，金属冶炼厂，石油化工
厂，造纸厂，造船长，塑料厂，矿山等供电系统以及电信，商业中心的配电系统。

8 DAP220弧光保护功能模块

DAP220弧光保护采用模块化设计结构。共由如下系列模块组成一个完整的弧光系统。

8.1 DAP220弧光保护装置

这是弧光保护系统的中心管理单元（主单元）。其功能包括：

1. 电流的测量。
2. 开关失灵保护。
3. 电流定值的管理。
4. 跳闸出口的启动。
5. 弧光探测信号的自动采集、逻辑设置管理。
6. 对所有关联弧光传感器的持续监视。
7. 保护跳闸启动方案的选择。
8. 故障方位的精确定位。
9. 故障信息的管理。

该保护装置的功能结构和保护特点，更适合用作中、低压开关柜配电系统的母线保护。

DAP220弧光保护功能逻辑图

8.2 VAM 12CD弧光信号联接管理单元

该伺服器式辅助单元用于连接弧光保护主单元和弧光传感器。该辅助单元可连接十个弧光
传感器、一个移动式弧光传感器、一个温度传感器。每一个连接的传感器，都可给出一个独立
的地址信息，用于弧光保护系统的逻辑设置、监视所连接的弧光传感器的状态、装置故障定位等。
该辅助单元的安装方式为导轨式壁面安装方式。
VAM 12CD辅助单元与DAP220弧光保护主机单元之间，经专用连接电缆VX010实现通讯联系。

8.3 VA 1 DA弧光传感器

VA 1 DA弧光传感器是一种光感应元件。当发生接地或相间短路故障时，因有弧光的产生并燃烧，
光的强度将突然增加。 弧光传感器内电子元件就会将光信号转换为电信号，并传递给弧光保护的
辅助单元。弧光保护装置在接受到弧光信号后，经逻辑判别作用于保护装置跳闸。
VA 1 DA弧光传感器安装在开关柜内相关部位，监视那些脆弱而又重要部件。如开关柜商埠母线间
隔，开关柜下部CT和PT部件，电缆连接头等。在传感器的前方，其灵敏度几乎不便变。而在传感
器背面，灵敏度会有所下降。传感器的光感应强度为8000lux。传感器的光灵敏度见下图：

9 用户界面

9.1 DAP220用户界面

DAP220装置前面板界面：

1. 操作控制键盘；
2. 功能应用设置键；
3. 功能确认键；
4. 信息、状态显示；
5. “POWER” 信号灯指示所有的工作电源电压正常状态；
6. “COM”信号灯指示装置的串口处于通讯连接状态；
7. “ERROR”信号灯指示装置检测到系统有错误；
8. 指示装置的运行模式；
9. 弧光保护系统测量电流的额定值；
10. 弧光保护的电流定值整定；
11. 弧光保护出口继电器的启动连接；
12. 出口继电器动作信号；
13. RS 232通讯口。

8) DAP220装置的运行模式：

DAP220装置后背板：
X1：1-6电流量接入端子；
X1：7-14为跳闸接点输出端子；
X3：1-2为装置工作电源输入端子；
X3：5-6提供辅助单元24V工作电源；
X3：7-10为通讯连接；
X3：12-18弧光、电流信号的输入和输出。
X6：VX010和VX001专用电缆连接端口。

9.2 VAM12CD用户界面

1. 直插式便携式移动传感器插接口；
2. 拨动开关——传感器地址设定；
3. 工作电源状态显示；
4. 通讯状态显示；
5. 显示出现弧光故障或传感器异常/测试状态；
6. 辅助单元与主单元或辅助单元之间的专用电缆连接端口；
7. 10个弧光传感器的连接端子；
8. 温度传感器的连接端子；
9. 预留端子；

10、24V电源接入端子。

9.3 VA 1 DA 弧光传感器的安装示意

9.4 DAP220主单元与VAM 12 CD辅助单元之间的连接示意

9.5 VAM 12 CD辅助单元与VA 1 DA弧光传感器之间连接示意

9.6 典型的DAP220弧光保护系统接线示意

10 技术数据

10.1 DAP220弧光保护主单元

10.2 VAM 12 CD辅助单元

10.3 VA 1 DA弧光传感器

11 DAP220装置安装示意图

DAP220装置结构尺寸图

DAP220装置屏面安装示意图