ADDX-BQ20-HJD6A故障電弧探測器

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電弧是如何產生的

電弧是如何產生的呢？機械式觸點的動觸點和靜觸點之間的活動距離非常小，在觸點分離時，接觸壓力和接觸面積也在減小，導致觸點之間的接觸電阻變大，流過的電流致使觸點之間的溫度上升，在有限的空間內，高溫把觸點表面液化。同時，在觸頭之間形成了非常大的電場，觸點在分斷時，內部的電子就被電場拉了出來，形成了電場發射，使電子、離子被游離就形成了電弧。

電弧如何抑制

電弧是不可避免的，只能抑制不能消除。從機械結構的角度，可以使用滅弧室和滅弧柵來隔離電弧。滅弧柵是由很多滅弧片所構成的，滅弧片將滅弧室分隔成很多個獨立的空間，電弧產生后通過磁吹的方式將電弧引入滅弧柵所構成的空間中，使電弧被拉長導致無法維持，從而加速了電弧的熄滅，起到了電弧抑制的效果。

交流回路和直流回路在分斷時都能產生電弧，同等條件下，交流所產生的電弧要弱于直流所產生的電弧，這是因為交流電是有方向的，每半個周期交流電會過零，削弱了電弧。所以，在交流應用中會通過過零檢測來判斷零點的到來，并在過零點附近時將回路斷開，因為零點附近電流小，觸點分斷時消除了電弧產生的必要條件。

如何設計過零檢測電路

交流電具有方向性，可以通過整流橋整流為脈動直流，再經過光耦隔離后將零點信號輸出?；蛘卟捎秒p向光耦的方案，將零點信號輸出。

交流電經過整流橋后，變成了脈動直流，交流電的負半周期被翻轉為正，在過零點以外的地方都可以使光耦導通，而在零點附近光耦截止。光耦的輸出端連接上拉電阻。

光伏系統直流側故障電弧

一次能源日益枯竭，我國政府正大力發展可再生能源。其中因太陽能具有清潔、安全且取之不盡的顯著特點，已經成為規模發展快的可再生能源。但光伏電站通常建立在各種不適宜居住的地區，如荒山、荒地、沙漠以及灘涂等，難免發生各種故障，從而降低了光伏電站的發電效率，甚至存在火災等安全隱患。故障發生的原因大部分歸因于直流側故障電弧。

光伏系統相當于一個直流電源系統，由于光伏電站的直流端輸出電壓高，直流端會在任何位置出現電子元器件接觸不良或氧化腐蝕等現象，所形成的間隙易產生電弧。光伏電池板特殊的伏安特性使得電弧一旦產生，就容易形成穩定的燃燒，使電壓進一步上升，導致電弧的溫度驟升，引起附近可燃物及導體的燃燒，危及電源及電路的安全，進而引發火災造成財產損失或人員傷亡事故。再者，現有的保護裝置只能對電路過電流引起的故障起到保護作用，而無法檢測到此類電弧，因此存在安全隱患。

考慮到光伏系統中電弧發生位置的不確定性，因此無法利用電弧電壓進行電弧檢測，但是，無論電弧發生在何處位置，電弧電流的特征都將在系統直流端的總電流中反映出來。因此，本文采用電弧電流的特征作為判斷依據。

早在2007年，美國亞國家實驗室利用電弧產生的高熱特性對光伏系統故障電弧進行檢測，研究表明高熱同時會引起光伏線纜上的聚合物纖維產生形變，導致光信號回路受阻，系統容易發生誤判。我國復旦大學電光源所和國家能源太陽能發電研發中心于2010年10月在國內展開光伏系統直流故障電弧特性及保護方法的研究，由于起步相對較晚，且大部分研究方法是針對單一時域或者頻域特征進行檢測，存在檢出率低、誤判率高等缺點。

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