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故障电弧的介绍

1、什么是电弧？

电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。电弧是一种自持气体导电（电离气体中的电传导），其大多数载流子为一次电子发射所产生的电子 。触头金属表面因一次电子发射（热离子发射、场致发射或光电发射）导致电子逸出，间隙中气体原子或分子会因电离（碰撞电离、光电离和热电离）而产生电子和离子。另外，电子或离子轰击发射表面又会引起二次电子发射。当间隙中离子浓度足够大时，间隙被电击穿而发生电弧。

2、故障电弧的危害

故障电弧的主要危害是引发火灾，当故障电弧产生时，其中心温度高达3000℃~4000℃，并且伴有金属熔化物喷溅出来。故障电弧产生的高温高热，极易引燃线路绝缘层导致线路起火，如果在故障点附近存在有可燃物时，也极易引燃可燃物而导致火灾的发生。

3、介绍

安科瑞故障电弧产品型号代码为AAFD，共有两种电流等级，可监测回路故障电弧的发生，并及时预警，提醒用户处理，防止电弧导致的火灾的发生。

AAFD可配合AF-GSM200使用并接入安全用电平台。该产品不可在同一台AF-GSM200下与ARCM系列混接。

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1 什么是电弧，电弧有哪些特点

什么是电弧

电弧是一种气体放电现象，原本接触的两个触点通有大电流，在触点断开的瞬间，电子或离子游离到空气中并瞬间产生电火花，致使周围的空气自持导电，所以在电弧发生期间两个触点还是导电的。电弧持续的过程叫做拉弧的过程，这个过程大概持续几十毫秒至几百毫秒之间，一般不会超过一秒，但是在整个拉弧期间，电弧携带了巨大的能量和高温，可使周围的易燃物瞬间引燃引起火灾或者爆炸。

电弧存在以下特点：

1) 起弧电压、电流低。电弧并非是高压、高电流的专属，其实只要回路电压超过20V，电流超过80mA，机械式触点在分断时，就可能产生电弧。

2) 能量集中、温度高。在触点分断瞬间，电弧被瞬间释放，产生高温高能量的电火花。

3) 易游离、易变形。由于电弧是气体放电，所以在外力作用下容易游离、变形，可以利用这个特点想办法灭弧。

4) 导电性能良好。电弧是导电的，延迟了触点的分断。

光伏系统直流侧故障电弧

全球一次能源日益枯竭，我国政府正大力发展可再生能源。其中因太阳能具有清洁、安全且取之不尽的显著特点，已经成为规模发展快的可再生能源。但光伏电站通常建立在各种不适宜居住的地区，如荒山、荒地、沙漠以及滩涂等，难免发生各种故障，从而降低了光伏电站的发电效率，甚至存在火灾等安全隐患。故障发生的原因大部分归因于直流侧故障电弧。

光伏系统相当于一个直流电源系统，由于光伏电站的直流端输出电压高，直流端会在任何位置出现电子元器件接触不良或氧化腐蚀等现象，所形成的间隙易产生电弧。光伏电池板特殊的伏安特性使得电弧一旦产生，就容易形成稳定的燃烧，使电压进一步上升，导致电弧的温度骤升，引起附近可燃物及导体的燃烧，危及电源及电路的安全，进而引发火灾造成财产损失或人员伤亡事故。再者，现有的保护装置只能对电路过电流引起的故障起到保护作用，而无法检测到此类电弧，因此存在安全隐患。

考虑到光伏系统中电弧发生位置的不确定性，因此无法利用电弧电压进行电弧检测，但是，无论电弧发生在何处位置，电弧电流的特征都将在系统直流端的总电流中反映出来。因此，本文采用电弧电流的特征作为判断依据。

早在2007年，美国圣地亚国家实验室利用电弧产生的高热特性对光伏系统故障电弧进行检测，研究表明高热同时会引起光伏线缆上的聚合物纤维产生形变，导致光信号回路受阻，系统容易发生误判。我国复旦大学电光源所和国家能源太阳能发电研发中心于2010年10月在国内率先展开光伏系统直流故障电弧特性及保护方法的研究，由于起步相对较晚，且大部分研究方法是针对单一时域或者频域特征进行检测，存在检出率低、误判率高等缺点。

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