Avago的弧光檢測方案在電網中的應用
短路的一種類型就是拉弧短路,這種短路是在兩個帶電導體或是帶電導體與地之間的隔離失效導致的。意外出現的物體(如動物,工具等)或是粉塵與濕度都可能是導致這種失效的禍首。拉弧短路的出現往往伴隨著電弧閃光(弧光)。
弧光會產生非常高的能量。事實上,受控的弧光應用廣泛,如照明,電氣焊,煉鋼或是衛星引擎等。然而當弧光不受控時,這樣的能量就是非常危險的。
不受控的拉弧事件在電網應用中尤其致命,因為它不僅僅會損毀昂貴的關鍵的電子器件,還會造成人身傷害。在電網中,弧光或常見于所謂的開關裝置中。
開關裝置是電網中的主要器件之一,它能夠實現電網自身的重配置(reconfiguring)。電網隔離開關(disconnect switches),保險絲或是斷路器等的組合可以靈活地實現電力電子器件的控制,保護與隔離。
圖1所示的是常見的開關裝置以及不同開關裝置之間的互連的原理圖。輸入輸出的電力線通過一個“配線室”連接到開關裝置。斷路隔間分配斷路器(開關裝置的主要器件),斷路器實現了輸出或是輸出的通斷控制。不同的開關裝置之間的互連是通過母線室實現的。

如果一個弧光事件產生并且沒有被及時地檢測到,那么在不過短短的數百微秒內,就會產生巨大的破壞,如圖2所示。

圖2表明,弧光事件的破壞程度是與事件持續的時間相關的。為了最大程度進行弧光保護,開關裝置里的弧光檢測與短路器都需要有一個非常低的反映時間。
本文章將引導您實現在中壓電網中利用光纖傳感器來檢測弧光事件。
弧光的物理特性:
圖3所示就是弧光背后的物理原理。弧光事件本源上就是加速的電子與原子碰撞的連鎖過程。強電場會導致電子的加速。

使用光纖做的弧光傳感器時,需要額外考慮弧光的一些物理特性,這些特性包括:
光譜
不同的弧光事件產生的光譜是不同的,它很大程度上是弧光中含有的物質(如氣體,濕度等)決定的。圖4所示是一個弧光的光譜實例。它覆蓋了300nm到800nm的光譜范圍,而使用典型的銅線時則在500nm左右。弧光的光譜在選擇一個合適的用于弧光檢測設備光電管尤其重要。
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