UTUCN-1弧光保护系统安装使用说明书

UTUCN-1 电弧光保护系统安装与使用说明

目录

1. 电弧光保护系统的一般知识 4

2. UTUCN-1 电弧光保护系统概要 4

3. 电弧光保护系统的设备组成 5 3.1 概要5 3.2 主单元7 3.3 弧光检测辅助单元7 3.4 过流检测辅助单元8

3.5 电源8

4. 电弧光保护系统组成设备的性能指标9 4.1 电源9 4.1.1 性能指标9

电源接口说明

4.2 主单元10 4.2.1 性能指标10 4.2.2 主单元接口说明10 4.3 弧光检测辅助单元11 4.3.1 性能指标11 4.3.2 弧光检测辅助单元接口说明12 4.4 过流检测辅助单元12 4.4.1 性能指标12

4.4.2 过流检测辅助单元接口说明13

5. 电弧光保护系统的设计14 5.1 设计说明14 5.2 可编程的跳闸逻辑保护14 5.3 系统自检14 5.4 主单元的信息显示14 5.5 主单元15

5.6 弧光检测辅助单元15

5.7 过流检测辅助单元16

5.8 光灵敏度的调整范围16

6. 安装17 6.1 开关柜上各个单元的安装17 6.1.1 主单元17 6.1.2 弧光检测辅助单元17 6.1.3 过流检测辅助单元17

6.2 光纤电缆的安装18 6.2.1 光纤电缆的介绍18 6.2.2 光纤电缆端口的处理18 6.2.3 光纤电缆三发射机共享天线时互扰消除装置19 6.2.4 光纤电缆的加长19 6.2.5 光传感器的介绍21 6.2.6 光传感器端口的准备21 6.2.7 光传感器在开关柜上的安装21 6.3 数据传输电缆DATA TRANSMISSION CABLE 21 6.3.1 数据传输电缆的介绍General Information on the Data Transmission Cable 21 6.3.2 数据传输电缆的功能Functions of the Data Transmission Cable 21 6.3.3 数据传输电缆端口的处理Preparing of the Ends of the Data Transmission Cable 21

6.3.4 数据传输电缆的连接Connecting of the Data Transmission Cable to the Units 22

7. 跳闸信息的复制DUPLICATION OF TRIPPING INFORMATION 22

8. 系统测试TESTING OF THE SYSTEM 23

9. 系统维护SERVICING OF THE SYSTEM 24

10. 保证GUARANTEE 24

11. 欧盟CE认证 / ISO-9001 CE-CERTIFICATION / ISO-9001 24

12. 风险管理服务机构（DNV） DET NORSKE VERITAS 24

13. 应用举例EXAMPLES OF APPLICATIONS 25

1. 电弧光保护系统的一般知识GENERAL INFORMATION ON ARC PROTECTION

电弧光保护系统保障了操作人员的安全，最大限度的降低开关柜和母线的物资损失。在短路状态下，电弧燃烧速度达到每秒300米的时，能燃烧任何物质材料。为了在短时间内消除电弧光，就需要一个具有半导体技术的电弧光保护系统。

电弧在开关柜中10毫秒内可前进3米，意味着要使物资损失减到最小，最主要的问题就是时间。UTUCN-1电弧光保护系统能在1毫秒之内给出跳闸信号，使电弧光保护系统能在维修和操作过程中保护操作人员的安全。

2. UTUCN-1 电弧光保护系统概要GENERAL DESCRIPTION OF THE UTUCN-1 ARC PROTECTION SYSTEM

UTUCN-1电弧光保护系统是以可靠的UTU-ARC10/CR3/BR4电弧光保护系统为基础。该系统已经投放市场约10年时间，得到了许多公共事业与电力公司以及芬兰国家电力局洛维萨核电厂的一致认可，它们认为只有UTUCN-1 电弧光保护系统能在发生电弧光的时候，保护开关柜机母线装置。

UTUCN-1电弧光保护系统利用先进的处理技术来控制系统的运行，并且在不同开关位置配置电弧光保护系统时，能编制实现不同的跳闸逻辑动作功能。

半导体技术（三端双向可控硅开关组件）用于跳闸电路中，以保证开关柜设备的断路器在最短时间内得到跳闸信号。在UTUCN-1电弧光保护系统里，当UTUCN-1主单元、弧光检测辅助单元监测到电弧光后，过流检测辅助单元检测到超过了预设电流值的时候，跳闸信号在1毫秒内达到断路器。

偶然超过预设的光强度或过电流不会导致跳闸，但是它会用警报的方式在主单元显示出来。超过光强度与过电流不会保存在跳闸电路的记忆存储里面，但在主单元给断路开关发出跳闸信号之前，两者仍是有效的。当设定保护系统的时候，系统的组合应该考虑到该保护系统运作的要求。

通过光纤电缆技术向UTUCN-1主单元传输跳闸信息，保证了UTUCN-1电弧光保护系统的完美功能。光纤数据传输不受开关装置的电磁场影响。

3. 电弧光保护系统的设备组成EQUIPMENT INCLUDED IN THE PROTECTION SYSTEM

3.1 概要General

一个UTUCN-1电弧光保护系统使用光纤电缆能保护1500米敞开的母线或者500米低电压开关柜设备。在此种情况下，开关柜装置的每一配电间隔都可以安装一个弧光传感器。敞开的母线每5-6米安装一个弧光传感器。

一个UTUCN-1电弧光保护系统能同时流的信息传输到保护若干个独立的开关柜。保护系统里的弧光检测辅助单元和过流检测辅助单元应该分别安装在不同的开关柜上，监测到的弧光和过主单元，必要时向特别开关柜断路器发出跳闸信号。

光纤电缆和数据传输电缆是用来传输主单元、弧光检测辅助单元和过流检测辅助单元之间的数据信息。主单元通过光纤电缆获取跳闸信息。辅助电压、警报和自检数据通过数据传输电缆传送。通过使用光纤电缆和数据传输缆的方法，住单元提供了4个速度为1ms独立跳闸的信号输出口。另外，主单元还提供6个较慢的继电器输出口。

当连接系统线路的时候，应该考虑每个总线的最后一个过流检测辅助单元在开关柜的位置。该开关柜的位置决定了特殊过流检测辅助单元的运作，以便它能根据设定的程序运行。

3.2 主单元UTUCN-1 Main Unit

主单元是UTUCN-1电弧光保护系统的核心，它可以单独用来保护开关柜或母线。

但在这种情况下，没有过电流保护措施来保证保护的效果。在使用弧光检测辅助单元

时，推荐使用过流检测辅助单元。

在预置设定主单元的16个光输入端的弧光强度时，可以用主单元上的光强调整器来调整。如果保护系统中使用过流检测辅助单元，而且电流并没有超过预设值，那保

护系统就不能输出跳闸信号。

当弧光检测辅助单元和过流检测辅助单元传送光信号到主单元的时候，四个弧光输入管口用同一种方法来调节。在该情况下，应该仔细考虑主单元背后的DIP开关的

位置。

3.3 弧光检测辅助单元ARC Arc Unit

弧光检测辅助单元是在主单元光通道的数量不足，或在保护系统里面跳闸逻辑需要分路时使用。使用弧光检测辅助单元能减少光纤电缆的使用费用，因为弧光检测辅助单元能放置在靠近保护点的附近，而且只需要从该单元引出一条光电缆到下一个弧光检测辅助单元、过流检测辅助单元，或主单元。

在弧光检测辅助单元有反应并给出信息到下一个弧光检测辅助单元、过流检测辅助单元或主单元后，光的强度能用弧光检测辅助单元的调整器调节，调整器同时调整此弧光检测辅助单元的所有弧光输入口，光强度的调整设置应该在所有光纤电缆安装在弧光检测辅助单元之后进行。

若需要设置不同的光强度值要用不同的弧光检测单元来实现。这种情况下，保护系统总是能鉴别传感器的位置。

3.4 过流检测辅助单元CR Current Unit

过流检测辅助单元用来确保在不同开关位置的保护系统中跳闸逻辑的运作性能。保护系统的跳闸逻辑还可以因为过流检测辅助单元的数量不同具有更多的可选择性。

电流互感器的次级电流（5A或2A或1A）都能接到过流检测辅助单元的不同端子上。为了能让这些电路接通过流检测辅助单元具有特别装置。

过流检测辅助单元的电流能在50-500%In范围内调整。

3.5 电源Source of Power

保护系统拥有独立的电源供应，该电源安装在开关柜的DIN轨道上，为主单元供应电源，并通过主单元给弧光检测辅助单元和过流检测提供辅助电源。

4. 电弧光保护系统组成设备的性能指标 TECHNICAL SPECIFICATIONS FOR THE EQUIPMENT INCLUDED IN THE SYSTEM

4.1 电源 Source of Power

4.1.1 性能指标Technical Specifications

4.1.2 电源接口说明Connections, source of power

电源WRA12SX-U 接线端口图示 电源VTA 接线端口图示

外部输入电压端口7，外部输入电压端口1，2

终端设备接地端口终端设备接地端口6

主单元连接端口1，主单元连接端口7，8

端口端口 8. +12VDC

端口 3…5不使用端口 3…5 不使用

4.2 主单元UTUCN-1 Main Unit

4.2.1 性能指标Technical Specifications

4.2.2 主单元接口说明Connections, Main Unit

主单元的弧光传感器直接与安装在主单元背面左部的弧光输入端口连接，弧光输入端口为1-16。

弧光检测辅助单元或过流检测辅助单元的数据传输电缆连接D1—D4端口。每一个数据传输连接端口都有一个对应连接弧光检测辅助单元或过流检测辅助单元光纤的弧光输入

端口L1—L4。

DIP开关是预置数据传输光纤L1—L4默认值时使用。第一个DIP开关相对应数据传输光纤L1，如此类推。当开关处于开启状态，弧光传感器就能连接它，该弧光传感器的

弧光强度设置能利用主单元正面的调整器调整。当开关处于关闭状态，它能传送来自弧光

检测辅助单元和过流检测辅助单元的跳闸信号和数据。如果没有光电缆连接弧光输入端口

L1—L4，相对应的DIP开关会自动开启。

报警输出、跳闸输出和来自电源的辅助电压都是连接到接线端的右边。快速1毫秒跳

闸输出和辅助电压在接线端顶端，继电器输出端口在接线端底部。详见下表：

4.3 弧光检测辅助单元ARC Arc Unit 4.3.1 性能指标Technical Specifications

4.3.2 弧光检测辅助单元接口说明Connections, Arc Unit

弧光传感器与在弧光检测辅助单元尾部的弧光输入端口连接。输入端口分别用0—9编号。

主单元或者过流检测辅助单元的数据同步输出电缆连接着信息输出端口的接头上。跳闸输出光纤电缆连接在跳闸弧光输出端口。

来自另外的弧光检测辅助单元的数据传输电缆连接在信息输入端口的接头上。输入光纤电缆连接在跳闸弧光输入端口。

接地设备装置在跳闸弧光输出端口上方。

4.4 过流检测辅助单元CR Current Unit 4.4.1 性能指标Technical Specifications

4.4.2 过流检测辅助单元接口说明Connections, Current Unit

来自电流互感器次级线圈的电流信号与过流检测辅助单元尾端的接头连接。5A电流信号与接头(5, 6) (10-11) 和 (15-16)连接, 2A电流信号与接头(3, 4) (8, 9) and (13, 14)连接， 1A电流信号与接头(2, 3) (7, 8) 和(12, 13)连接。

接头1是用于连接接地装置。

传输到主单元或者其它过流检测辅助单元的数据同步电缆连接在信息输出端口上。跳闸输出光纤电缆连接在跳闸弧光输出端口上。

其它弧光检测辅助单元或者过流检测辅助单元的数据传输电缆连接在信息输入端口上。输入光纤电缆连接在跳闸弧光输入端口上。

5. 电弧光保护系统的设计PROGRAMMING OF THE PROTECTION SYSTEM

5.1 设计说明General Information on Programming

程序是由芬兰UTU公司编制的，以开关柜设备和不同开关数据为基础。用户提供的开关柜和母线布置图和接线原理图为我们提供了充足的数据。

尽可能满足顾客的需求，根据不同的开关柜连接方式设计电弧光保护系统，是我们的宗旨。

5.2 可编程的跳闸逻辑保护Programmable tripping logic

UTU主单元采用可编程保护跳闸逻辑，能计算不同编程部分的弧光接收器L1—L4以及在同一组的弧光接收器L1—L16。同样的三端双向可控硅开关组件输出端口t1—t4和继电器输出端口r1no—r6no是不同的可编程组。继电器输出端口pr5no是为电源失压和系统自动检测报警设置的。

5.3 系统自检Self-control

UTU电弧光保护系统具有自动检测程序和在主单元提示的功能。按程序通知继电器输出口pr5no 一个在系统内部的错误。主单元的自动诊断检测功能像两者之间的沟通桥梁，运行在主单元、弧光检测辅助单元和过流检测辅助单元中。

5.4 主单元的信息显示Messages on the Main Unit Display

5.5 主单元UTUCN-1 Main Unit

主单元的4个输入总线的弧光输入端口信号，通过主单元编程输出跳闸信号到跳闸输出端口。当设置程序的时候，应该考虑主单元本身的16个弧光输输入端口信号。

主单元4个快速跳闸输出端口和6个快速继电器输出端口，这些端口能用作警报、跳闸以及提示系统内部故障。所有的输出端口能对时间延迟进行编程。

5.6 弧光检测辅助单元ARC

弧光检测辅助单元和过流检测辅助单元在主单元中有位置定位的地址，能将提供弧光检测数据在主单元上显示出来。预置地址不影响跳闸功能，但它可以给操作人员和遥控操作提供方便。

该地址使用组件内部的DIP开关设置的。打开封盖上的螺丝钉之后，DIP开关就在镶板里面。位置设置如下表。当电弧光保护系统运行过程中，若位置发生变化，主单元会自动找到新地址。注意，主单元会无法显示原来的地址。

5.7 过流检测辅助单元CR

过流检测辅助单元的位置设置与弧光检测辅助单元的一样。

为确保跳闸信息能通过过流检测辅助单元，过流检测辅助单元内部的开关一定要准确设置。每个总线在2/3的位置过流检测辅助单元后面可以连接弧光检测辅助单元。在?的位置上可以连接过流检测辅助单元，但在这些过流检测辅助单元后面，不能连接弧光检测辅助单元。

5.8 光灵敏度的调整范围Adjustment of Sensitivity to Light

当开关柜设备出现电弧光后，它的强度大约是10 lx。有效工作光强度大约为2万lx勒克斯。

UTU CN-1系统的光灵敏度能调节至适当的等级，要根据不同开关柜需要及周围工作环境进行调整，或者在安装的时候可以在一定范围内适当增加光强度，避免不必要的光报警。

当弧光检测辅助单元连接到保护系统中时，应该先调整光强等级，之后在主单元跳闸信号发出的时候，根据主单元的光强度来调整。弧光检测辅助单元的光强度利用单元外壳上的调节器来调节。调节器同时会影响所有的弧光输入端口。把调节器设定在30000 lx勒克斯保证了系统在一个常规的环境下正常运行。

当弧光检测辅助单元连接到保护系统时，光强度第一次被调节。通过调解之后，所有单元的光强度应该相同。

如有直接连接主单元的弧光传感器，可以用主单元外壳上的调节器进行光强度调整。

6. 安装INSTALLATION

6.1 开关柜上各个单元的安装INSTALLING OF UNITS IN THE SWITCHGEAR CELLS

6.1.1 主单元UTUCN-1

主单元是属于嵌入式，系统很容易在操作走廊直接控制。主单元安装在开关柜的门上或者在分离的控制元件的中心。它也能安装在开关柜的底部，但是这样就没有了嵌入式的优势了。

固定处A 和B 在主单元里是可以松开的。主单元安装在打开的门上，并在固定处，用螺栓锁紧。

安装的时候主要要留出光电缆线的位置，最小的光纤电缆弯曲半径是25毫米。

6.1.2 弧光检测辅助单元ARC

弧光检测辅助单元利用单元底部的DIN 轨道槽安装在开关柜中的DIN 轨道上，弧光检测辅助单元也能直接用4毫米的机械螺钉穿过组件边上的固定孔，安装在仪器箱底部。这些螺丝钉同样能固定DIN 轨道装置。

6.1.3 过流检测辅助单元CR

过流检测辅助单元的安装方法与弧光检测辅助单元一致。

169mm

88mm

6.2 光纤电缆的安装INSTALLING OF THE PHOTOELECTRIC CABLE

6.2.1 光纤电缆的介绍General Information on the Cable

UTUCN-1电弧光保护系统的光纤电缆经过特别改进，能在各种数据传输中使用。它属于单纤光缆，它的聚乙烯外表层能承受最严峻的操作环境。这种光纤是用塑料做成，故此在使用的时候不需要其它保护配备或特别设备。

本系统不提供长度超过100米的光纤电缆。

6.2.2 光纤电缆端口的准备Preparing of Cable Ends

在UTUCN-1电弧光保护系统里使用的光纤电缆十分容易准备。使用者自己准备时不需要提前测量光纤电缆的长度。在大部分情况下，在测量所需光纤电缆长度之前，辅助单元都是被固定好了。

准备光电缆线需要以下步骤：

* Hewlett Packard HFBR-4593磨削工具包括：

-抛光装置

-600号栅格磨砂纸

-抛光纸

*剥皮钳和剪钳

*HFBR-EUS光纤电缆

1.把光纤电缆裁剪至合适长度

2.剥去光纤电缆端口5毫米长的外层

3.把光纤电缆插入抛光装置，用600号栅格磨砂纸打

磨端口，使其平滑。光纤电缆端口不需要打磨得很

均匀，但必须是呈直线。

4.用抛光纸替换砂纸打磨光纤电缆端口

5.光纤电缆端口必须平滑而且清洁。

6.将光纤电缆插入光电输出端口约15毫米深，用嵌

位工具夹紧滤光传感器上的固定环（衬帽）。

6.2.3 光纤电缆的加长Extending of the Photoelectric Cable

光纤电缆用HFBR-4505连接器加长。需要加长光纤电缆可能有以下一些原因：光纤电缆在安装过程中被损坏，或者当被保护系统出现短路电弧光时，光纤电缆和传感器损坏，但光纤电缆的损坏部分位置相隔比较远，能用加长来替换。

用连接器加长光纤电缆不需要特别的安装工具。可以用端口准备所使用的工具即可。

因为连接器的汇合，用连接器延长的光纤电缆通过连接器后要损失8%的光量。但是这样不影响电弧光保护系统的运行可靠性。

6.2.4 光传感器的介绍General Information on the Filtered Light Sensor

.

过滤光传感器比电缆端口保护范围更广。传感器十分容易连接，它没有活动的或带电的部分，故此它不会产生故障，也不需要维修。因为这些优点，过滤光传感器被推荐使用在任何位置。

电弧光保护系统的光灵敏度范围能在弧光检测辅助单元和主单元里调整。这个灵敏度受过滤光传感器和光电缆线的长度影响。灵敏度范围能在10-50千勒克斯内调节。这些测量是用一根25米长的光电缆、一个1000

瓦工作光和闪光灯Metz Mecablitz20 B 5来获得。环境光的强度在测量时是E=300勒克斯。