ARB弧光保護在半導體廠房低壓配電系統的應用

ARB弧光保護在半導體廠房低壓配電系統的應用

摘 要：成套開關設備中電弧光故障是很嚴重的故障之一，其產生的弧光容易燒壞其他元器件，從而導致事故擴大，往往造成較大的經濟損失。弧光保護通過監測電弧光強度和電流變化情況，能及時切除故障，可以起到很好的保護作用并降低經濟損失。本文介紹了ARB系列弧光保護在低壓配電系統的母線以及電容補償柜、有源濾波柜等重要單柜的應用配置方案，從中容易得知加裝弧光保護的必要性。

關鍵詞：電弧光故障；弧光保護；低壓配電系統

1 項目概述

本工程為某微電子裝備有限公司半導體生產基地電力增容項目，位于北京市亦莊經濟技術開發區。在廠房內共設置兩座變配電室，總增容容量25000kVA。本次增容在二期廠房，新建一座總配電室，新增5臺2500kVA變壓器，利舊一臺2500kVA變壓器，將原有4臺2500kVA變壓器切改至新建總配。同時新建一座分配電室，新增4臺2500kVA變壓器，接入一期原有總配。新裝2500kVA*9，利舊2500kVA*1，總計25000kVA。

2 項目需求

開關柜或母線因絕緣損壞、操作失誤、設備老化等原因較易產生弧光。當發生弧光故障時，將會產生巨大能量，造成高溫以及各類電弧效應，威脅人員的**，同時損害設備，造成重大經濟損失。為了確保供電系統的**性和可靠性，本項目的0.4kV開關柜需要配置弧光保護。

總配電室0.4kV開關柜：MNS低壓配電柜共22面，其中低壓進線柜4面，母聯柜2面，電容器柜8面，饋線及有源濾波柜4面，饋線柜4面。總配電室的9#變（11#變）與10#變（12#變）的一次系統圖如下。

圖1 總配電室的0.4kV一次系統圖

分配電室0.4kV開關柜：MNS低壓配電柜共16面，其中低壓進線柜4面，電容器柜8面，饋線柜4面。分配電室的12#變（13#變、14#變、15#變）的一次系統圖如下。

圖2 分配電室的0.4kV一次系統圖

3 ARB弧光保護簡介

安科瑞ARB系列弧光保護由ARB6/ARB4弧光保護裝置、ARB-S弧光傳感器及弧光塑料光纖組成。

?         多組弧光保護邏輯，實現分區域選擇性跳閘。

?         弧光故障點定位。

?         弧光單判據、弧光電流雙判據可選。

?         弧光動作門檻值和電流、電壓定值可自由整定。

?         弧光裝置、傳感器及光纖實時自檢。

?         支持Modbus、IEC 60870-5-103等通訊協議。

?         適合中高壓出線柜電纜室、低壓電容補償柜等單柜應用。

?         弧光故障點定位。

?         弧光單判據、弧光電流雙判據可選。

?         弧光動作門檻值和電流、電壓定值可自由整定。

?         弧光裝置、傳感器及光纖實時自檢。

?         支持Modbus、IEC 60870-5-103等通訊協議。

4 保護邏輯及配置方案

圖3 低壓母線弧光保護+電容補償柜/有源濾波柜弧光保護配置方案

4.1、低壓母線弧光保護

在每段低壓母線配置1臺ARB6弧光裝置，在每臺柜子的柜頂水平銅排處安裝1個ARB-S弧光傳感器。ARB6采集本段進線/母聯電流+各柜柜頂的弧光，雙判據動作于跳閘本段進線/母聯開關。

4.2、電容補償柜/有源濾波柜弧光保護

在每臺電容補償柜/有源濾波柜配置1臺ARB4弧光裝置，除在柜頂安裝個ARB-S弧光傳感器之外，在柜內中下部再安裝1個ARB-S弧光傳感器。ARB4采集本柜電流+本柜中下部的弧光，雙判據動作于跳閘本柜開關。

4.3、配置方案

A、總配電室配置方案（以9#變與10#變為例）

B、分配電室配置方案（以12#變為例）

4.4、安裝位置

A、ARB6弧光裝置嵌入式開孔安裝于進線柜面板上

B、ARB4弧光裝置嵌入式開孔安裝于電容補償柜/有源濾波柜面板上

C、ARB-S弧光傳感器在水平母排處安裝位置

5 結語

弧光保護通過光強與電流變化雙重判據，能在數毫秒內快速動作切斷電源，在預防弧光放電事故方面具有重要的意義，能夠預防人員傷亡與設備損傷問題的產生，確保電力設備的**可靠運行。

參考文獻

[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2025.3月版

[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產品二次原理圖集.2025.3月版

[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案2025.3月版