安科瑞刘鸿鹏

摘要

​随着现代电力系统的快速发展，电气火灾的风险也逐渐增加，尤其是由于故障电弧引起的火灾事故占比显著提升。传统的短路和过载保护装置难以有效识别故障电弧，因此，故障电弧探测器逐步成为配电系统中防火保护的重要组成部分。本文以介绍故障电弧的成因、危害及探测器的工作原理、技术特点和实际应用，探讨其在配电系统安全防护中的重要性。

1.引言

在现代建筑、工业设施和数据中心的配电系统中，电气安全是保障设备稳定运行的重要因素。然而，由于线路老化、接触不良、绝缘破损等原因，电气线路中可能会产生故障电弧。这种电弧不会立即导致短路或过载，但可能引起电缆绝缘碳化、温度升高，最终导致火灾。因此，传统的断路器、漏电保护器等难以检测故障电弧，必须使用故障电弧探测器来进行监测和预警。

故障电弧探测器是一种基于实时电弧特征分析的智能设备，它能够检测串联电弧、并联电弧等故障，并在火灾隐患发生前发出报警信号。该设备符合GB14287.42014国家标准，适用于住宅、商业建筑、工业厂房、数据中心等场景，显著提高配电系统的安全性。

2.故障电弧的原理与危害

2.1故障电弧的类型

故障电弧主要分为以下两种：

串联故障电弧：发生在断线、接触不良、导线断裂等情况下，电流会在接触点产生高温弧光，导致导线绝缘碳化、温度升高，最终可能引起火灾。

并联故障电弧：由于绝缘层破损、线路老化等原因，相线与中性线或接地线之间形成电弧，可能引起短路，并产生高温和电火花。

2.2故障电弧的危害

引发电气火灾

高温灼烧：故障电弧的温度可达3000°C6000°C，足以熔化铜线、炭化绝缘层，并点燃周围的可燃材料（如塑料、木材、纸张等）。

长时积热：如果故障电弧长时存在，局部温度持续升高，可能导致电缆、配电箱、电器设备起火。

电火花溅射：电弧产生的高温火花可能飞溅到易燃物（如地毯、窗帘、纸张），迅速引发火灾。

设备损坏

绝缘材料老化：电弧会导致电缆绝缘层碳化、龟裂，降低绝缘性能，最终可能导致短路或开路故障。

电器元件损坏：故障电弧会在开关、电缆、插座、配电柜等部件上产生高温，导致触点烧蚀、继电器失效、断路器误动作。

影响电子设备：高频电弧可能产生电磁干扰（EMI），影响计算机、医疗设备、通信设备的正常工作。

供电系统不稳定

电压波动：故障电弧可能导致电网谐波畸变、电压跌落或突升，影响整个配电系统的稳定性。

误动作和断电：配电柜中的断路器、继电器等设备可能因电弧干扰误动作，导致不必要的停电事故。

影响其他负载：一个回路中的故障电弧可能通过电网影响相邻线路的设备，扩大故障范围。

人身安全风险

电击危险：故障电弧可能导致电气设备外壳带电，增加触电风险，尤其是潮湿环境下更易发生漏电事故。

爆炸风险：在化工厂、加油站等易燃易爆环境，电弧可能点燃气体、粉尘或油雾，引发爆炸事故。

高温灼伤：靠近电弧区域的人可能被电弧辐射的高温灼伤，尤其在狭小的配电室或维修过程中风险更高。

隐蔽性强，难以发现

传统保护设备无法检测：普通的断路器、漏电保护器、过载保护装置只能检测短路、过流、漏电，但无法识别故障电弧。

长时间潜伏：电弧可能长时存在于电缆接头、插座、开关内部，逐渐破坏电气系统，但不会立刻触发短路保护。

人工巡检难以发现：即使进行定期巡检，故障电弧仍可能隐藏在墙体内、配电柜中，需要专业的故障电弧探测器来检测。

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3. 故障电弧探测器

故障电弧探测器（以下简称探测器）对接入线路中的故障电弧（包括故障并联电弧、故障串联电弧）进 行有效的检测，当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时，可以进行现场的声光报警，并将报警信息传输 给上端监控设备，以实现预警火灾发生的目的。

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3.1 型号说明

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3.2 技术参数

 3.3 主要功能

实时监测故障电弧，能够识别串联电弧、并联电弧。

RS485通讯（ModbusRTU协议），支持远程数据上传。

事件记录功能，可存储20条报警和开关事件，方便后续分析。

声光报警，发生电弧时，探测器红色指示灯亮起，并发出蜂鸣声。

DO联动输出，可控制外部报警设备或切断电源，防止火灾扩大。

LCD液晶显示，提供实时电弧报警、电流数值等信息。

3.4 面板说明

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3.5 设备规格

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3.6 组网方案

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3.7 现场实拍

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4. 应用场景

4.1在数据中心的应用

数据中心的配电系统对供电连续性要求极高，电缆数量庞大，长时间运行可能出现接头松动、老化等问题，容易产生故障电弧。

监测母线槽、配电柜中的电弧故障，防止接头过热。

通过RS485接口接入监控系统，实现远程报警和数据存储，提高数据中心的安全性。

4.2在工业厂房的应用

工业环境中的高功率负载（如电机、变压器）长时运行，可能因绝缘破损、接触不良等导致电弧事故。

实时监测工业设备电缆中的电弧现象，避免因长时间使用导致的火灾风险。

联动断路器切断电源，降低电弧引起的安全事故。

4.3在商业建筑和住宅的应用

商业建筑和住宅中，老化电线和大功率电器使用增多，增加了故障电弧的发生概率。

安装于配电箱，对整个房屋或楼层的电路进行电弧监测。

通过声光报警提醒用户检查电气线路，提前预防火灾。

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结论

故障电弧是导致电气火灾的重要隐患，传统保护装置难以有效检测，因此故障电弧探测器在工业、商业、数据中心等领域的电力安全防护中起到了重要作用。故障电弧探测器能够实时监测电弧、存储报警信息、远程通讯联动，为配电系统提供更加智能化的安全保障。随着智能电网和大数据技术的发展，故障电弧探测技术将进一步升级，提高电力系统的安全性和稳定性。