Комплектные распределительные устройства напряжением 6–35 кВ внутренней и наружной установки являются одним из наиболее часто применяемых элементов подстанций, основным достоинством которых являются малые габаритные размеры, высокая степень готовности к монтажу и наладке, удобство эксплуатации. КРУ, как правило, не оснащены полноценной быстродействующей защитой от дуговых КЗ. В то время как при обнаружении и минимизации последствий дугового разряда определяющим фактором является время. Как известно, дуговой разряд в течение 500 мс способен значительно повредить изоляцию, и, таким образом, за 500 мс ячейка полностью выгорает. При длительности дугового разряда менее 100 мс повреждения часто имеют меньший масштаб, а если дуга устраняется меньше чем за 35 мс, повреждения почти незаметны. Таким образом, своевременное обнаружение коротких замыканий (КЗ), сопровождающихся открытой электрической дугой, является одной из важнейших задач при разработке систем релейной защиты комплектных распределительных устройств (КРУ) электрических подстанций 6–35 кВ. Для этой цели применяются разные подходы, из которых наиболее перспективным считается обнаружение оптического излучения вспышки электрической дуги.
Дуговое КЗ в отсеках КРУ возникает в результате электрического пробоя изоляции между двумя проводниками или между проводником и землей.
Повреждения изоляции могут происходить из-за попадания грязи и влаги, проникновения в шкафы КРУ животных, ошибок персонала или износа оборудования [1, 2]. Какова бы ни была причина появления дугового КЗ, оно приносит значительный ущерб работе электроустановки. Электрическая дуга сопровождается возникновением ударной волны и выделением огромного количества тепловой энергии, это приводит к повреждению или уничтожению значительной части оборудования. Подача электроэнергии на поврежденные участки приостанавливается, а восстановление секции может занять продолжительное время и потребовать больших затрат, также электрическая дуга представляет серьезную угрозу здоровью и даже жизни персонала, оказавшегося рядом с местом аварии. Нахождение человека вблизи возникновения электрической дуги грозит ему тяжелыми ожогами, травмами от разбрасываемых осколков, а также ослеплением из-за мощной вспышки света, сопровождающей горение электрической дуги.