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预制舱式储能电站包含电池簇舱、PCS变流舱、直流汇流柜、10kV/35kV升压开关柜、低压配电舱。储能系统交直流并存、功率密度高、柜体空间紧凑；母线接头松动、电缆绝缘破损、元器件老化、施工异物极易引发柜内电弧故障。 交直流电弧温度可达3000～20000℃，短短20～50ms即可造成柜体炸裂、设备烧毁，电弧高温极易引燃线缆、触发电池热失控，引发储能舱火灾炸裂。 传统过流保护动作时间普遍＞100ms，无法有效抑制弧光能量，必须配置毫秒级针对储能弧光保护系统。
一、方案目标
依托FD-800ARC-M3主控单元+FD-ST-UV紫外光纤传感器构建全域弧光监测系统：
1、整组保护动作时间≤8ms，在电弧形成破坏性冲击波前切断故障；
2、紫外光+故障电流双重判据，杜绝灯光、开关合闸闪光造成误跳闸；
3、分区选择性跳闸，缩小停电范围，保障非故障储能单元持续运行；
4、故障准确定位、完整事件录波，支持接入储能EMS能量管理平台；
5、适应储能舱高温、强电磁干扰、粉尘凝露恶劣工况。
二、系统总架构
1、整套弧光保护系统采用分层分布式架构
（1）感知层：FD-ST-UV紫外弧光传感器
（2）决策层：FD-800ARC-M3弧光保护主控装置
（3）执行层：断路器分励脱扣、声光告警、消防联动、RS485通讯接口
2、设备技术参数（1）FD-800ARC-M3母线型弧光保护装置（南京法丁电力）
弧光采集通道：支持24路自检弧光通道，可扩展组网
跳闸出口：12路继电器出口
保护判据：纯弧光判据/弧光+过流双判据/弧光+过流+零序电压（推荐储能项目启用双判据）
整组动作时间：≤8ms；继电器出口响应≤4ms
（2）FD-ST-UV无源紫外弧光传感器紫外传感器
光谱响应：280～400nm紫外波段，屏蔽LED照明、自然光、指示灯可见光干扰
监测视角：240°广角，大幅减少探头布置数量
信号传输：无源阻燃光纤传输，探头无需供电，完全电气隔离，抗电磁干扰
防护等级：IP65密封探头，耐受粉尘、凝露
适用场景：高压开关柜、PCS功率腔、直流汇流柜、低压母线柜内部监测
三、设计依据
GB/T 14048.25《低压开关设备和控制设备 电弧故障保护电器》
GB/T 42288《电化学储能电站安全规程》
IEC 62933储能系统安全标准、IEC61641开关柜内部电弧防护标准
NFPA855固定式储能系统安装规范
南京法丁电力FD-800ARC-M3、FD-ST-UV产品技术手册
四、储能电站设备点位配置方案1、10kV/35kV升压开关柜区域
每段母线配置1台FD-800ARC-M3
母线室、断路器室、电缆室每个隔室安装1只FD-ST-UV
保护逻辑：母线室弧光故障→跳本段进线开关+母联开关
出线柜断路器/电缆室故障→只跳对应出线断路器，隔离故障储能舱
2、PCS预制舱（交流侧、直流侧柜体）
PCS变流器IGBT、直流接线端子为电弧高发区域
PCS直流汇流柜：母线室、电缆室各布置FD-ST-UV
PCS交流输出配电柜：柜体内部分区布设紫外传感器
保护逻辑：检测到弧光+过流，快速跳开PCS交直流断路器，锁住PCS驱动脉冲
3、直流电池汇流柜（1500VDC储能系统）
直流拉弧具备持续性、不易自熄，风险极高
每台直流汇流柜内部母线腔、出线腔单独配置FD-ST-UV
配合直流侧电流判据，快速切断故障电池簇回路，防止电弧蔓延诱发热失控
4、低压配电舱（舱内辅助电源、消防配电）
低压母线、电容补偿柜安装FD-ST-UV，防范低压侧短路电弧。
典型中小型储能舱标准配置示例（4MW/8MWh预制舱）
（1）FD-800ARC-M3弧光保护装置：2台
（2）FD-ST-UV紫外弧光传感器：26只
（3）阻燃ST光纤、光纤接头、安装固定套件若干
五、保护逻辑策略1、优先启用【弧光+故障电流双判据模式】
触发条件同时满足：
（1）FD-ST-UV检测紫外光强度超过设定阈值；
（2）同一回路电流大于过流整定值； 装置判定真实弧光故障，瞬时输出跳闸信号。
优势：彻底避免开关操作闪光、检修手电、舱内照明引起保护误动作。
2、可选模式：纯弧光快速保护
适用于无法采集电流的单个柜体，只依靠紫外光信号跳闸，动作速度更快，一般作为后备保护。
3、选择性跳闸逻辑
（1）馈线间隔内部故障：只跳本间隔断路器，母线保持带电，其余储能单元不间断运行；
（2）母线区域弧光故障：跳本段进线、母联断路器，隔离故障母线段；
（3）配置检修压板：舱内检修时投入检修闭锁，临时屏蔽跳闸出口，只保留告警，保障运维安全。
4、联动输出
（1）就地：柜体声光报警器启动；
（2）远程：故障信息上送后台，显示精确故障柜体+故障隔室位置；
（3）拓展联动：可输出开关量信号联动预制舱七氟丙烷/气溶胶灭火装置。
六、传感器安装规范
1、开孔：柜体隔板开 Φ20mm 圆孔，探头由外向内固定，密封垫圈防止粉尘水汽进入柜内；
2、朝向：感光窗口斜45°对准母排、断路器触头、电缆接线端子等故障高发点；
光纤布线：光纤避免锐角弯折（弯曲半径≥30mm），沿柜内线槽固定，远离高压母排；
3、光纤接头：ST接头清洁处理，做好标识，每一路传感器编号与装置通道一一对应；
4、禁止遮挡：探头前方不能有电缆、金属挡板阻挡光路。
七、运维方案
1、日常巡检：查看FD-800ARC-M3人机界面，确认无传感器故障、装置异常告警；
2、季度维护：检查光纤有无挤压、探头表面积灰，清洁感光窗口；
3、年度试验：开展弧光模拟传动试验，校验整套系统动作可靠性；
4、故障后：调取装置事件记录、故障时序，完成事故分析。
八、方案优势总结
1、紫外传感抗干扰：FD-ST-UV只识别电弧特征紫外光，完美适配储能舱多光源环境，远优于传统可见光传感器；
2、极速保护能力：整套系统≤8ms动作，抢先切断电弧，避免储能电池热失控重大风险；
3、大容量组网：FD-800ARC-M3支持24路自检传感器接入，适配多柜体储能预制舱集中保护；
4、选择性保护：准确分区跳闸，降低储能电站停电损失；
5、强大环境适应性：无源光纤传感、宽温工作、高等级EMC，适配户外储能预制舱；
6、开放性通讯：无缝对接储能、监控后台，满足新型储能电站数字化运维需求；
7、原厂一体化供货：FD-800ARC-M3主机与FD-ST-UV传感器南京法丁电力自主研发生产，支持现场技术指导、OEM/ODM贴牌定制服务。
参考资料：[1] 电化学储能电站安全规程 GB/T 42288-2022》
[2] IEC 61641低压成套设备内部电弧故障防护标准
[3] 南京法丁电力FD-800ARC系列弧光保护产品白皮书
[4] 《2025 储能电站电气安全防护产业研究报告》
