弧光保护的电弧光的发生及危害

  电弧是在电压超过两点间工频绝缘强度极限时产生的放电现象。在特定条件下，电流携带的等离子体形成电弧，直至电源端的保护设备介入才会消失。尽管一般情况下空气是良好的绝缘体，但当受到高温等外部影响时，其化学和物理特性可能发生变化，使其具备导电性。这种状态下，空气可能转变为导体，进而支持电弧的传导。

电弧放电表现出高温、高亮度和能量释放大的特点，在工业和实验室中常见。电弧放电不仅带来火灾和爆炸风险，还会损坏电气设备和电路。

要防范电弧放电风险，可采取一系列安全措施，如使用绝缘材料、优化电路设计、配置过载保护等。在高风险环境下，还可配备电弧抗爆服和电弧护目镜等特殊防护装备，确保人员安全。

只要两端的电压提供的能量足以补偿热损耗并维持适当的温度条件，电弧将会持续发生。如果电弧被拉长和冷却，维持它的必要条件缺失进而熄灭。类似地，如果电路两相发生短路也可以产生电弧。短路是两个不同电压的导体发生低阻抗的连接，形成低阻抗的导电体，（例如：金属工具遗忘在柜子的母排上、错误的连接或动物闯入柜子内，这些都是各种潜在的可能）一旦形成短路，会引起很大的短路电流值，其大小取决于电路的特性。 主配电柜或大型的电气设备（如变压器或发电机）附近短路能量高而且有故障产生时的电压也很高。

在柜体内形成电弧的过程可分为四个阶段：

l 压缩阶段：电弧占据了整个空气空间，由于持续的释放能量产生过热，导致对流和辐射，保留在柜内的空气被加热，在整个初级阶段不同区域的温度和压力值不一样。

l 扩展阶段：从这一瞬间开始，内部压力增加，由于过热的空气开始流动而形成一个空洞。在这个阶段其压力达到最大值，并因为热空气的释放而开始减弱。

l 发射阶段：由于电弧能量的持续释放，几乎所有的空气均被一个缓和但恒定的压力挤压出去。

l 发热阶段：在驱逐出空气后，柜内的温度几乎达到电弧的温度。最后阶段就由此开始，直至熄灭。此时，所有金属和绝缘体在受到产生的气体、烟雾和溶蚀物质颗粒的侵蚀后，已融为一体了。

当电弧出现在非常封闭的设备环境时，可能不会出现上述某些阶段或者只有较少的影响；然而，在电弧的周围，会形成压力波、并导致温度的上升。

以下数据表明了一个电弧所具有的危险性：

l 压力：已估测，在一个相距60cm的20kA故障电弧，一个人所抵受到的压力为225kg；这种突如其来的压力会对耳朵造成永久的伤害。

l 温度：电弧的温度可以达到约为7000-8000°C

l 声音：电弧发出的声音强度高达160db（枪声发出的爆破声仅为130db）。 开关设备内部间隔发生故障而产生的电弧光会造成开关设备中的压力和温度迅速增加，如不及时切除、将可能造成以下重大危害：

l 电弧光中心温度（相当于太阳表面温度的2~4倍，约为10000~20000°C）过高导致铜排、铝排熔毁气化；

l 电缆熔毁，电缆护套着火；

l 开关设备剧烈振动，使固定元件松脱；

l 使上一级变压器承受近距离短路冲击，故障电流产生的电动力可能导致变压器绕组变形引起匝间短路；

l 故障产生的弧光冲击波以300m/s的速度爆发，可摧毁途中的任何物质，若波及站内直流系统导致全站直流失电，将造成无法弥补的重大损失；

l 燃烧产生的有毒气体被人吸入会产生生命危险；

l 高温灼伤皮肤，强光刺伤眼睛

l 爆破音振损伤耳膜，肺脏；

l 爆炸碎片飞射，造成人员伤亡。