故障电弧技术

电 弧 故 障 技 术 简 介
一． 电弧故障是怎么形成的
电弧是一种绝缘体被电压击穿后，由不导电变为导电，并且发光发热的自然现象。人类 利用电弧的性质制造出了很多产品来为人类服务。然而还有一类电弧，它们的产生是随机的， 不受人类控制的，并且极其容易导致火灾的发生，这类电弧我们称之为电弧故障。 导致电弧故障的原因主要有三种： 1. 线路绝缘老化、绝缘破损； 2. 导线连接处接触不良； 3. 线束内部断裂；
二． 电弧故障的危害
当线路中有电弧故障发生时， 弧区中心温度可高达 4000~5000 ℃， 并且会伴有金属熔化 物的喷出。如此高的温度，极易引燃周围的可燃物导致火灾的发生。更重要的是，这种电弧 故障是目前常见的电路保护装置（如：断路器、漏电保护装置、过载保护装置等）所无法进 行有效保护的。 电弧故障主要分为两种：第一种是串联电弧故障，主要发生在单一带电导体中，由于连 接处接触不良，或者线束断裂，间隙处被电压击穿而导致电弧故障的发生。
串联电弧故障
第二种是并联电弧故障，主要发生在带电导体之间，由于两根导体间的绝缘老化，长时 间便会形成一条碳化通道，当线路绝缘水平严重下降后，碳化通道会被带电导体间的电压击 穿，发生电弧性短路。
并联电弧故障

三． 电弧故障保护产品的应用价值
1. 当线路中由于连接不良发生串联电弧故障时，由于回路中电流矢量和为零，所以 剩余电流式断路器（RCD）无法对该类故障进行保护，从而可能导致火灾的发生。 2. 串联电弧故障发生时，由于线路中阻抗的增加，导致线路工作电流变小，过电流保 护装置无法对这种故障进行有效的保护。 3. 当供电线路存在绝缘老化、破损，相线和中性线发生电弧性短路时，由于线间的阻 抗（碳化通道的阻抗）较大，短路电流可能小于 5~8 In，而且故障电弧时有时无，导致传统 的断路器可能不能迅速脱扣，增加了火灾发生的几率。 电弧故障保护产品，通过检测后端受保护线路中的电压和电流的波形形状，统计电弧故 障的某些特征值，可以准确区分出线路上的电弧故障和正常工作电流（包括正常操作而产生 的电弧）， 从而实现对线路上的电弧故障的有效保护。
四． 电弧故障保护产品的发展应用情况
电弧故障保护产品最早出现在美国，其产品形式主要为断路器形式，故而又称为电弧 故障断路器（AFCI——Arc Fault Circuit Interrupter） 。UL 针对电弧故障保护产品（AFCI） 也提出了相应的检测标准——UL1699。UL1699 最早颁布于 1998 年，至今已经在北美地区 运行十多年，由于故障电弧断路器在预防火灾中的突出作用，目前该类产品在北美地区已经 普遍应用，并且在某些特殊环境中被要求强制使用。 我国的电弧故障保护产品虽然起步较晚，但也逐渐引起了相关部门的重视。当前，针对 电弧故障保护产品的几部标准也即将相继出台。 1. 2009 年，上海电气科学研究院开始起草针对在低压电气领域内使用的电弧故障断路 器的产品标准《电弧故障检测装置 AFDD 的一般要求》。 2. 2010 年，公安部沈阳消防研究所开始建立民用建筑电弧故障数据库，并依据研究结 果，制定国家标准 GB14287.4《电气火灾监控系统 第四部分：故障电弧探测装置》。