TXFLE-63-LN6A 故障電弧

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1 什么是電弧，電弧有哪些特點

什么是電弧

電弧是一種氣體放電現象，原本接觸的兩個觸點通有大電流，在觸點斷開的瞬間，電子或離子游離到空氣中并瞬間產生電火花，致使周圍的空氣自持導電，所以在電弧發生期間兩個觸點還是導電的。電弧持續的過程叫做拉弧的過程，這個過程大概持續幾十毫秒至幾百毫秒之間，一般不會超過一秒，但是在整個拉弧期間，電弧攜帶了巨大的能量和高溫，可使周圍的易燃物瞬間引燃引起火災或者爆炸。

電弧存在以下特點：

1) 起弧電壓、電流低。電弧并非是高壓、高電流的專屬，其實只要回路電壓超過20V，電流超過80mA，機械式觸點在分斷時，就可能產生電弧。

2) 能量集中、溫度高。在觸點分斷瞬間，電弧被瞬間釋放，產生高溫高能量的電火花。

3) 易游離、易變形。由于電弧是氣體放電，所以在外力作用下容易游離、變形，可以利用這個特點想辦法滅弧。

4) 導電性能良好。電弧是導電的，延遲了觸點的分斷。

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光伏系統直流側故障電弧

一次能源日益枯竭，我國政府正大力發展可再生能源。其中因太陽能具有清潔、安全且取之不盡的顯著特點，已經成為規模發展快的可再生能源。但光伏電站通常建立在各種不適宜居住的地區，如荒山、荒地、沙漠以及灘涂等，難免發生各種故障，從而降低了光伏電站的發電效率，甚至存在火災等安全隱患。故障發生的原因大部分歸因于直流側故障電弧。

光伏系統相當于一個直流電源系統，由于光伏電站的直流端輸出電壓高，直流端會在任何位置出現電子元器件接觸不良或氧化腐蝕等現象，所形成的間隙易產生電弧。光伏電池板特殊的伏安特性使得電弧一旦產生，就容易形成穩定的燃燒，使電壓進一步上升，導致電弧的溫度驟升，引起附近可燃物及導體的燃燒，危及電源及電路的安全，進而引發火災造成財產損失或人員傷亡事故。再者，現有的保護裝置只能對電路過電流引起的故障起到保護作用，而無法檢測到此類電弧，因此存在安全隱患。

考慮到光伏系統中電弧發生位置的不確定性，因此無法利用電弧電壓進行電弧檢測，但是，無論電弧發生在何處位置，電弧電流的特征都將在系統直流端的總電流中反映出來。因此，本文采用電弧電流的特征作為判斷依據。

早在2007年，美國亞國家實驗室利用電弧產生的高熱特性對光伏系統故障電弧進行檢測，研究表明高熱同時會引起光伏線纜上的聚合物纖維產生形變，導致光信號回路受阻，系統容易發生誤判。我國復旦大學電光源所和國家能源太陽能發電研發中心于2010年10月在國內展開光伏系統直流故障電弧特性及保護方法的研究，由于起步相對較晚，且大部分研究方法是針對單一時域或者頻域特征進行檢測，存在檢出率低、誤判率高等缺點。

智能短路滅弧器與故障電弧探測器區別

智能短路滅弧器實質上就是針對金屬性短路的一個保護。　

斷路器在金屬性短路時會立即跳閘，切斷電源，但同時也會伴隨短路電火花產生。智能短路滅弧器的不同點在于，當金屬性短路發生時，其切斷電源的速度遠遠快于斷路器，甚至在大的短路電火花產生之前就切斷電源了，避免產生火災。

什么是金屬性接觸短路電弧？

金屬性接觸短路電弧線路發熱融化導致火線和零線粘連在一起或相線與零線之間或相線之間造成金屬性接觸，即造成金屬性短路，此時，其阻抗很小，短路電流能達到電氣線路額定載流量的幾百倍至幾千倍，線路溫度急劇升高，引起絕緣材料燃燒而產生火災。

故障電弧探測器國家標準GB14287.4-2014，已于2015年6月1日正式實施。該產品是通過檢測線路中因線路老化、絕緣皮破損引起的并聯故障電弧和因線路接觸不良等情況引起的串聯故障電弧，提前預警，及時通知用戶檢修這些電氣隱患，來達到對電氣火災的預防性防護。以上故障電弧發生時，線路中的電流變化很小，斷路器和滅弧式短路保護器都無法檢測到，目前只能通過故障電弧探測器才能探測到。故障電弧探測裝置和核心的技術在于，能夠有效的區分好弧（電器正常工作時產生的電弧）和故障電弧，做到不誤動作，不拒動作。

什么是故障電弧？

--并聯故障電弧

故障電弧，俗稱就是電火花，中心溫度極高，發生時有金屬噴濺物，極易引起火災。并聯電弧發生時，火線和零線并未直接接觸，只是因為絕緣皮老化失去絕緣特性或絕緣皮破損，但火線和零線的距離又離的非常近，電流擊穿火線和零線之間的空氣，在火線和零線之間放電打火。線路老化、絕緣破損時都很容易產生并聯故障電弧。

--串聯故障電弧

串聯電弧發生主要是因為接觸不良或者導線斷裂，這是發生在一根相線中的情況，在一根相線的斷裂處或接觸不良處空氣被擊穿而發生放電打火。

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