故障電弧

電弧在我們的生活工作中是很常見的，比如電焊時的焊條電弧、電氣閘刀開關動作時的接觸電弧和毛衣摩擦產生的靜電電弧等。電弧的本質是：在外加電場的作用下，大量電子定向移動將空氣擊穿導致的氣體游離放電，并伴隨強烈的弧光放電現象，這就是我們看到的電弧。 在清楚什么是電弧后，我們根據電弧的產生機理，將電弧分為好弧和壞弧。 好弧即為正常電弧，是電氣設備正常工作時產生的一種電弧，如上文舉例的焊條電弧，對電氣設備不產生影響。 壞弧就是故障電弧，主要是由于電氣線路或設備中絕緣老化破損、電氣連接松動、空氣潮濕、電壓電流急劇升高等原因引起的。故障電弧持續時間長，局部溫度高，能夠對電氣設備產生很大影響，并且能引起火災。在電氣設備保護中，故障電弧的防護是重中之重。 另外需要注意的是，有些電弧產生的原因是一樣的，但產生電弧時電氣設備的工作階段不同、電弧持續時間不同，對電弧判斷是好弧還是壞弧也是有差異的。如當我們將用電設備的插頭接入開關插座時產生的電弧，產生原因是插頭和插座之間存在間隙，導致氣體放電，但由于放電時間短暫，緊密接觸之后設備正常工作，因此是正常電弧；但如果插頭和插座接觸不良產生電弧，原因也是插頭和插座之間存在間隙，但電弧持續產生，導致設備異常工作，那這些電弧就變成了故障電弧。故障電弧的分類 （1）串聯型故障電弧串聯型電弧故障往往發生在一根導線上，由于導線破損、接觸點松動等造成的，因為電弧相當于一個動態電阻，再和負載串聯，其電弧電流往往小于額定電流，不會引起過流保護器動作，導致電弧持續存在。由于串聯電弧電流相對較小，其釋放的熱量一般不直接導致火災，但是當串聯電弧持續存在會使導線絕緣層碳化分解，引發危害性更大的并聯型電弧故障或是金屬性接觸短路。 （2）并聯型故障電弧并聯型故障電弧發生在相線之間，例如當兩相線絕緣層遭遇雷電等產生的瞬態過電壓而擊穿、因為長時間的被碳化在相線間形成碳化通路以及金屬穿刺切割相線都會產生并聯故障電弧。在線路阻抗較大的情況下，其電流幅值很難達到過流斷路器的動作閾值，在此期間電弧將釋放大量的熱，其迸發的火花很容易點燃周圍的可燃物，直接導致火災發生。（3）接地型故障電弧配電系統中，接地型故障電弧引起的火災遠多于串并聯型故障電弧引起的火災，這是因為接地型故障電弧發生概率遠大于串并聯型故障電弧。例如，在電氣線路施工中，線路的絕緣外皮在穿鋼管拉電纜電線時，很容易因為摩擦導致其破損；又比如，線路對地的絕緣性能會長期受雷電或電源的過電壓沖擊而下降，這些都大大增加了接地故障電弧發生幾率。其根本原因在于，配電線路導線間的絕緣水平往往高于線路對地的絕緣水平。 雖然接地型故障電弧導致火災的危害增大，但是因為是相線與地之間的電弧故障，會產生剩余電流，漏電斷路器對其有很好的防范作用。而傳統斷路器對串并聯電弧故障引起的火災難以防范，使得防范該類電氣故障成為了并聯型故障電弧發生在相線之間，例如當兩相線絕緣層遭遇雷電等產生的瞬態過電壓而擊穿、因為長時間的被碳化在相線間形成碳化通路以及金屬穿刺切割相線都會產生并聯故障電弧。在線路阻抗較大的情況下，其電流幅值很難達到過流斷路器的動作閾值，在此期間電弧將釋放大量的熱，其迸發的火花很容易點燃周圍的可燃物，直接導致火災發生。