弧光保護(hù)的電弧光的發(fā)生及危害

  電弧是在電壓超過兩點(diǎn)間工頻絕緣強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。在特定條件下，電流攜帶的等離子體形成電弧，直至電源端的保護(hù)設(shè)備介入才會(huì)消失。盡管一般情況下空氣是良好的絕緣體，但當(dāng)受到高溫等外部影響時(shí)，其化學(xué)和物理特性可能發(fā)生變化，使其具備導(dǎo)電性。這種狀態(tài)下，空氣可能轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體，進(jìn)而支持電弧的傳導(dǎo)。

電弧放電表現(xiàn)出高溫、高亮度和能量釋放大的特點(diǎn)，在工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中常見。電弧放電不僅帶來火災(zāi)和爆炸風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)損壞電氣設(shè)備和電路。

要防范電弧放電風(fēng)險(xiǎn)，可采取一系列安全措施，如使用絕緣材料、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、配置過載保護(hù)等。在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下，還可配備電弧抗爆服和電弧護(hù)目鏡等特殊防護(hù)裝備，確保人員安全。

只要兩端的電壓提供的能量足以補(bǔ)償熱損耗并維持適當(dāng)?shù)臏囟葪l件，電弧將會(huì)持續(xù)發(fā)生。如果電弧被拉長和冷卻，維持它的必要條件缺失進(jìn)而熄滅。類似地，如果電路兩相發(fā)生短路也可以產(chǎn)生電弧。短路是兩個(gè)不同電壓的導(dǎo)體發(fā)生低阻抗的連接，形成低阻抗的導(dǎo)電體，（例如：金屬工具遺忘在柜子的母排上、錯(cuò)誤的連接或動(dòng)物闖入柜子內(nèi)，這些都是各種潛在的可能）一旦形成短路，會(huì)引起很大的短路電流值，其大小取決于電路的特性。 主配電柜或大型的電氣設(shè)備（如變壓器或發(fā)電機(jī)）附近短路能量高而且有故障產(chǎn)生時(shí)的電壓也很高。

在柜體內(nèi)形成電弧的過程可分為四個(gè)階段：

l 壓縮階段：電弧占據(jù)了整個(gè)空氣空間，由于持續(xù)的釋放能量產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致對流和輻射，保留在柜內(nèi)的空氣被加熱，在整個(gè)初級(jí)階段不同區(qū)域的溫度和壓力值不一樣。

l 擴(kuò)展階段：從這一瞬間開始，內(nèi)部壓力增加，由于過熱的空氣開始流動(dòng)而形成一個(gè)空洞。在這個(gè)階段其壓力達(dá)到最大值，并因?yàn)闊峥諝獾尼尫哦_始減弱。

l 發(fā)射階段：由于電弧能量的持續(xù)釋放，幾乎所有的空氣均被一個(gè)緩和但恒定的壓力擠壓出去。

l 發(fā)熱階段：在驅(qū)逐出空氣后，柜內(nèi)的溫度幾乎達(dá)到電弧的溫度。最后階段就由此開始，直至熄滅。此時(shí)，所有金屬和絕緣體在受到產(chǎn)生的氣體、煙霧和溶蝕物質(zhì)顆粒的侵蝕后，已融為一體了。

當(dāng)電弧出現(xiàn)在非常封閉的設(shè)備環(huán)境時(shí)，可能不會(huì)出現(xiàn)上述某些階段或者只有較少的影響；然而，在電弧的周圍，會(huì)形成壓力波、并導(dǎo)致溫度的上升。

以下數(shù)據(jù)表明了一個(gè)電弧所具有的危險(xiǎn)性：

l 壓力：已估測，在一個(gè)相距60cm的20kA故障電弧，一個(gè)人所抵受到的壓力為225kg；這種突如其來的壓力會(huì)對耳朵造成永久的傷害。

l 溫度：電弧的溫度可以達(dá)到約為7000-8000°C

l 聲音：電弧發(fā)出的聲音強(qiáng)度高達(dá)160db（槍聲發(fā)出的爆破聲僅為130db）。 開關(guān)設(shè)備內(nèi)部間隔發(fā)生故障而產(chǎn)生的電弧光會(huì)造成開關(guān)設(shè)備中的壓力和溫度迅速增加，如不及時(shí)切除、將可能造成以下重大危害：

l 電弧光中心溫度（相當(dāng)于太陽表面溫度的2~4倍，約為10000~20000°C）過高導(dǎo)致銅排、鋁排熔毀氣化；

l 電纜熔毀，電纜護(hù)套著火；

l 開關(guān)設(shè)備劇烈振動(dòng)，使固定元件松脫；

l 使上一級(jí)變壓器承受近距離短路沖擊，故障電流產(chǎn)生的電動(dòng)力可能導(dǎo)致變壓器繞組變形引起匝間短路；

l 故障產(chǎn)生的弧光沖擊波以300m/s的速度爆發(fā)，可摧毀途中的任何物質(zhì)，若波及站內(nèi)直流系統(tǒng)導(dǎo)致全站直流失電，將造成無法彌補(bǔ)的重大損失；

l 燃燒產(chǎn)生的有毒氣體被人吸入會(huì)產(chǎn)生生命危險(xiǎn)；

l 高溫灼傷皮膚，強(qiáng)光刺傷眼睛

l 爆破音振損傷耳膜，肺臟；

l 爆炸碎片飛射，造成人員傷亡。