故障电弧探测器 故障电弧保护模块解决方案

故障电弧是由于电气线路或设备中绝缘皮老化破损、电气连接松动、空气潮湿、电压电流急剧升高等原因引起空气击穿所导致的气体游离放电现象。电弧是绝缘体被电压击穿后，由不导电变成导电并发光发热的自然现象，俗称“打弧”。电弧故障具有突发性、隐蔽性和随机性。故障电弧是电气线路中常见的安全隐患，故障电弧发生在线路绝缘不良或接触不良处，也可能发生在松动的电线连接处，以及老化或破损的线路中和电器线路的连接处。故障电弧一般分为三种，分别是串联电弧、并联电弧和对地电弧。在电气短路火灾中,接地故障电弧性短路导致火灾的危险最大,因为电弧具有很大的阻抗和电压降,它限制了故障电流,使过电流防护电器不能动作或不能及时动作来切断电源,几个安培电弧的局部高温可高达3000～4000℃,足以引燃附近的可燃物质起火 ^。常见的电路保护装置如漏电保护装置、过载保护装置、断路器等，都无法对故障电弧进行有效的保护。

电弧故障检测系统由霍尔传感器、带通滤波器和信号检测器(电弧故障检测电路)、积分器(电流测量电路)、电压过零检测电路、接地故障传感器、接地故障放大处理电路、微处理器(包括A/D转换和运算器)等组成。霍尔传感器用来检测电气装置中的电流变化率，传感器铁心由磁性材料制成，例如铁淦氧或导磁粉末模压制成，以便感应快速变化的磁通。传感器铁心的导磁率应适当减小，以便在较大的电弧电流通过时不会使铁心饱和，确保其能检测电弧。霍尔传感器二次回路输出的感应电压与与一次回路电流的瞬时变化率成正比。调整传感器的参数使其输出的信号的范围和频谱，可将电弧从负载中区分出来。霍尔传感器的输出信号分二路，一路提供给由带通滤波器和信号检测器组成的电弧故障检测电路，另一路提供给测量电流的积分器。带通滤波器是一个宽频噪声检测器，由一个或几个带通滤波器组成。选择带通滤波器的频率范围，以便检测代表电弧故障典型频谱的频段噪声，带通滤波器将通过滤波器的频段信号传送给信号检测器，与基准电平相比较，如达到足够的电平，则输出一个脉冲。带通滤波器的信号送入一个与门，如果几个带通滤波器同时输出脉冲，则与门送出一个脉冲至微处理器，由微处理器计数并用于电弧检测运算。传感器的另一路信号送入积分电路测量电流，积分电路的输出与电路的交流电流成正比。积分器的输出信号由A/D转换器采样，A/D转换至少输出一组8位字节的采样数据。采样电流被转换成电流峰值、电流区域、霍尔最大值等信号贮存于每半周期电压。

为防止频率漂移的影响，通过电压过零电路检测电压过零点，并通过内置定时器测量电压过零点之间的时间，修正采样频率，确保每个周期的采样数恒定。微处理器接收带通滤波器的脉冲信号，每半周期的电流峰值、电流区域、最大霍尔、电流波动等信号，根据预定的方式进行运算和判别，确定是否发生电弧故障。如确定发生电弧故障，发出脱扣指令使断路器断开电路。家辉电气多年来一直致力于故障电弧的研究，研发出一套完整故障电弧探测和故障电弧保护器解决方案。产品也在不断的升级迭代中。