ARB弧光保护在半导体电力增容项目中的应用与实践

一  项目概述

本工程为某微电子装备有限公司半导体生产基地电力增容项目，项目位于北京市亦庄经济技术开发区。厂区内共设置两座变配电室，总增容容量 25000kVA。

本次增容工程主要在二期厂房实施：新建一座总配电室，新增 5 台 2500kVA 变压器，利旧 1 台 2500kVA 变压器，并将原有 4 台 2500kVA 变压器切改至新建总配电室；同时新建一座分配电室，新增 4 台 2500kVA 变压器，接入一期原有总配电室。工程合计新装 2500kVA 变压器 9 台、利旧 2500kVA 变压器 1 台，总容量达到 25000kVA。

二  项目需求

开关柜及母线在长期运行过程中，易因绝缘损坏、操作失误、设备老化等原因引发电弧光故障。弧光故障发生时会瞬间释放巨大能量，产生高温、高压及强烈电弧效应，不仅严重威胁现场人员人身安全，还会造成柜体烧毁、设备损坏、供电中断，进而引发重大安全事故与经济损失。

为进一步提高供配电系统的安全性与供电可靠性，满足半导体生产负荷对连续、稳定供电的高要求，本项目0.4kV 开关柜需配置弧光保护装置。

总配电室 0.4kV 系统采用 MNS 型低压配电柜，共计 22 面，具体配置如下：

图1 总配电室的0.4kV一次系统图

分配电室0.4kV开关柜：MNS低压配电柜共16面，其中低压进线柜4面，电容器柜8面，馈线柜4面。分配电室的12#变（13#变、14#变、15#变）的一次系统图如下。

图2 分配电室的0.4kV一次系统图

三  ARB弧光保护简介

Ø 多组弧光保护逻辑，实现分区域选择性跳闸。

Ø 弧光故障点定位。

Ø 弧光单判据、弧光电流双判据可选。

Ø 弧光动作门槛值和电流、电压定值可自由整定。

Ø 弧光装置、传感器及光纤实时自检。

Ø 支持Modbus、IEC 60870-5-103等通讯协议。

Ø 适合中高压出线柜电缆室、低压电容补偿柜等单柜应用。

Ø 弧光故障点定位。

Ø 弧光单判据、弧光电流双判据可选。

Ø 弧光动作门槛值和电流、电压定值可自由整定。

Ø 弧光装置、传感器及光纤实时自检。

Ø 支持Modbus、IEC 60870-5-103等通讯协议。

四  保护逻辑及配置方案

图3 低压母线弧光保护+电容补偿柜/有源滤波柜弧光保护配置方案

4.1、低压母线弧光保护

在每段低压母线配置1台ARB6弧光装置，在每台柜子的柜顶水平铜排处安装1个ARB-S弧光传感器。ARB6采集本段进线/母联电流+各柜柜顶的弧光，双判据动作于跳闸本段进线/母联开关。

4.2、电容补偿柜/有源滤波柜弧光保护

在每台电容补偿柜/有源滤波柜配置1台ARB4弧光装置，除在柜顶安装个ARB-S弧光传感器之外，在柜内中下部再安装1个ARB-S弧光传感器。ARB4采集本柜电流+本柜中下部的弧光，双判据动作于跳闸本柜开关。

4.3、配置方案

A、总配电室配置方案（以9#变与10#变为例）

B、分配电室配置方案（以12#变为例）

4.4、安装位置

A、ARB6弧光装置嵌入式开孔安装于进线柜面板上

B、ARB4弧光装置嵌入式开孔安装于电容补偿柜/有源滤波柜面板上

C、ARB-S弧光传感器在水平母排处安装位置

五  结语

弧光保护采用弧光强度 + 故障电流双重判据，可在数毫秒内快速动作并切断故障电源，对防范弧光短路事故具有关键作用，能够有效避免人员伤亡与设备烧毁，保障供配电系统安全、稳定、可靠运行。