一文让你了解电气火灾的罪魁祸首：故障电弧

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发表时间：2021-03-16

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。电弧在自然界存在非常普遍，比如闪电、开关分断等。利用可控电弧的性质人类制造出了很多产品，比如日光灯、电弧焊等。

然而故障电弧的产生是随机的，不受人类控制的，并且容易导致火灾的发生。故障电弧是电气线路或设备中绝缘性能老化、破损，电气连接松动，污染及空气潮湿、电压电流急剧升高等原因引发的空气击穿所导致的气体游离放电现象。

故障电弧产生的原因？

按照产生的位置和原因大致分类，故障电弧可分为串联故障电弧、并联故障电弧、接地故障电弧三大类。

故障电弧类型

故障电弧产生的原因主要有以下几点：

1.绝缘不良：因环境高温、潮湿或腐蚀等影响，或线路年久失修，线路绝缘层逐步失去绝缘能力；

2.接触不良：因安装不当，或紧固螺栓松动导致触头接触不良；

3.外力破坏：如绝缘层被螺丝、钉子破坏，或被老鼠啃咬等。

故障电弧的危害和实例

根据消防救援局2019年统计，全国共接报火灾23.3万起，其中城乡居民住宅火灾占总数的44.8%，共造成1045人死亡，占总数的78.3%，远超其他场所亡人的总和。住宅火灾中，电气引发的居高不下，已查明原因的火灾中有52%系电气原因引起，而电弧（电火花）又是引起电气火灾的直接原因。

故障电弧引发的线路着火实例(5安培串行弧)，1S内就出现明火，危害巨大。在有爆炸风险的场地，电火花和电弧是十分风险的要素。

当故障电弧发生时，弧区中心的温度可高达4000-5000℃，并且会伴有金属融化物的喷出。如此高的温度，极易引燃周围的可燃物导致火灾发生。更重要的是，故障电弧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）无法进行有效保护的。

1.当线路中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。

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.当供电线路相线和中性线发生并联电弧时，由于线间的阻抗(碳化通道的阻抗)较大，短路电流可能小于5~8In，而且故障电弧时有时无，导致传统的断路器不能迅速脱扣，无法形成有效保护。

总的来说，传统的电路保护装置无法对故障电弧进行监测，而故障电弧产生时，又会发出高温，极易引起火灾，同时隐蔽性高、危害性大。除此之外，线路中的电压会产生波动，电流也会发生突变，容易造成用电设备故障，危害生命健康及财产安全。

传统故障电弧探测器

1999年，美国颁布UL1699标准，将故障电弧技术应用于民用电气安全。经过十多年市场验证，故障电弧保护产品能够有效识别故障电弧隐患，起到减少电气线路发生火灾的作用，是一代的低压电气保护技术。

在我国，2014年国内标准GB14287.4《电气火灾监测系统第4部分:故障电弧探测器》、JB/T11681《电弧故障检测装置(AFDD)的一般要求》相继发布，极大的促进了国内对于故障电弧监控装置的研究发展。在几年内就产生了第一代独立式故障电弧探测器，解决了用电场景中对于故障电弧的探测，但早期技术较为落后，一代故障电弧检测装置只针对单相电，功能单一，同时额定电流在63A以下，侵入式检测破坏了原有电路，识别准确率较低。