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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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故障电弧探测器的功能及应用

1、故障电弧的产生

故障电弧简单来说就是坏的电弧，电弧是一种气体放电现象，是电流通过空气时所产生的瞬时火花，是高温高导电的游离气体。电弧的产生可以分为好弧和坏弧（故障电弧）。好弧不仅仅指的是电机旋转产生的电弧，摩擦毛衣、拔插开关所产生的电弧也都是好弧。故障电弧通常是电线等电气绝缘老化、损坏、空气潮湿等引起的气体击穿或者电气连接松动等原因导致的。

故障电弧又根据电弧产生的位置分为串联故障电弧、并联故障电弧、接地故障电弧（如下图所示）。故障电弧的特点是温度高，电流相对较小，持续时间短，但是只要出现击穿点就会频繁出现。故障电弧出现时会产生大量的热，极易引发火灾。所以，对故障电弧的监测尤为重要。

2、故障电弧探测器

消防标准GB14287.4中《电弧故障探测装置》简称‘AFD’（Arcing Fault Detectors）,属于电气火灾监控系统的第四部分，适用于民用建筑中10KV及其以下电气线路中安装使用，主要用来探测故障电弧并报警。

根据消防标准GB14287.4要求，被探测线路内若在1s内发生11个及其以上半周期的故障电弧，探测器应在30s内发出声、光报警信号和控制信号，声光报警信号应能保持，直至手动清除。探测器应设有一组控制输出，在检测到电弧故障时，控制输出应在1s内动作。探测器要检测和辨别危险的接地电弧故障、并联电弧故障和串联电弧故障的功能。

3、市场应用前景

现在许多严重的火灾事故仅仅是由线路中低于额定电流或预期短路电流的故障电弧引起的。在工业、民用等领域内均存在着故障电弧，由于电弧的瞬时能量大，对设备、人员的危害很大，但是现在的断路器、熔断器等保护装置只能对过流、短路等情况进行监测和保护，对于故障电弧的监测毫无作用。因此，电弧监测和保护的需要很迫切，意义非常大，既有社会效益，也有经济效益，而且其应用的领域非常广泛。

电弧是如何产生的

电弧是如何产生的呢？机械式触点的动触点和静触点之间的活动距离非常小，在触点分离时，接触压力和接触面积也在减小，导致触点之间的接触电阻变大，流过的电流致使触点之间的温度上升，在有限的空间内，高温把触点表面液化。同时，在触头之间形成了非常大的电场，触点在分断时，内部的电子就被电场拉了出来，形成了电场发射，使电子、离子被游离就形成了电弧。

电弧如何抑制

电弧是不可避免的，只能抑制不能消除。从机械结构的角度，可以使用灭弧室和灭弧栅来隔离电弧。灭弧栅是由很多灭弧片所构成的，灭弧片将灭弧室分隔成很多个独立的空间，电弧产生后通过磁吹的方式将电弧引入灭弧栅所构成的空间中，使电弧被拉长导致无法维持，从而加速了电弧的熄灭，起到了电弧抑制的效果。

交流回路和直流回路在分断时都能产生电弧，同等条件下，交流所产生的电弧要弱于直流所产生的电弧，这是因为交流电是有方向的，每半个周期交流电会过零，削弱了电弧。所以，在交流应用中会通过过零检测来判断零点的到来，并在过零点附近时将回路断开，因为零点附近电流小，触点分断时消除了电弧产生的必要条件。

如何设计过零检测电路

交流电具有方向性，可以通过整流桥整流为脉动直流，再经过光耦隔离后将零点信号输出。或者采用双向光耦的方案，将零点信号输出。

交流电经过整流桥后，变成了脉动直流，交流电的负半周期被翻转为正，在过零点以外的地方都可以使光耦导通，而在零点附近光耦截止。光耦的输出端连接上拉电阻。

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