1.幾個(gè)基礎知識

題主談到的所謂串聯(lián)故障和并聯(lián)故障電弧，都是指發(fā)生了電接觸然后斷開(kāi)，繼而在最后斷開(kāi)處出現電弧。這種電弧的本質(zhì)與觸頭或者觸點(diǎn)的開(kāi)斷電弧是一樣的：開(kāi)斷瞬間會(huì )出現金屬蒸汽，以及導線(xiàn)絕緣層的燒蝕。

對于不直接接觸的電弧，引發(fā)的原因有兩個(gè)，其一是電氣間隙不足引發(fā)放電，其二是污染引起爬電并導致電弧燒蝕。

這叫做電氣間隙不足引起的放電，不管是高壓電器還是低壓電器，以及開(kāi)關(guān)設備，都屬于很?chē)乐氐墓收稀?/p>圖1：國家標準GB7251.1《低壓成和控制設備 第1部分：總則》中對電氣間隙的解釋

如果三相帶電體（母線(xiàn)、開(kāi)關(guān)電器的導電結構等等）各相之間或者對金屬骨架材料之間的距離不滿(mǎn)足最小電氣間隙的要求，則會(huì )發(fā)生放電。

電氣間隙與物理學(xué)中的巴申曲線(xiàn)密切相關(guān)。我們看下圖：

圖1告訴我們幾件事：

第一：放電的起始點(diǎn)是空氣擊穿。

第二：空氣的擊穿電壓存在最小值。隨著(zhù)氣壓增高或者降低，也即高壓區域和真空區域，擊穿電壓亦會(huì )增加。

第三：擊穿電壓Uj與氣壓p及間隙d的乘積成函數關(guān)系，即：

，式1

式1中，T是氣體的絕對溫度，γ是電離度，A和B是系數。

由此可見(jiàn)，如果在某開(kāi)關(guān)設備中，兩帶電體間的距離在低海拔處滿(mǎn)足電氣間隙的要求，但在高海拔地區，未必還滿(mǎn)足要求。所以，不管是開(kāi)關(guān)電器也好，是開(kāi)關(guān)設備也好，如果使用環(huán)境的海拔超過(guò)2000米，則必須要降容（降低運行電流，降低運行電壓）。

我們再來(lái)看看從空氣被擊穿再到發(fā)生電弧的過(guò)程，見(jiàn)我的這個(gè)帖子：

通過(guò)閱讀上述這個(gè)帖子，我們弄明白了從空氣被擊穿開(kāi)始，一直到出現電弧，中間存在幾個(gè)過(guò)程的。這幾個(gè)過(guò)程一定要弄明白才好。

2，一個(gè)與題主問(wèn)題有關(guān)的例子

我們來(lái)看一個(gè)例子吧。

某日我接到一個(gè)電話(huà)，說(shuō)ABB生產(chǎn)的MNS3.0低壓開(kāi)關(guān)柜因為故障電弧引起爆炸，造成XXX水泥廠(chǎng)全廠(chǎng)停產(chǎn)，要求賠償。我讓售后服務(wù)趕到現場(chǎng)看個(gè)究竟。到了現場(chǎng)發(fā)現人為破壞很?chē)乐?，但依然能看出，變壓器室低壓側有短路痕跡，低壓開(kāi)關(guān)柜母線(xiàn)扭曲變形并被短路電流和電弧燒蝕嚴重，母線(xiàn)夾等絕緣材料破碎。水泥廠(chǎng)要求ABB賠償損失，并免費制造一套低壓開(kāi)關(guān)柜給他們。

售后服務(wù)問(wèn)我怎么辦？我想了一招：我讓售后服務(wù)到電力變壓器10kV中壓開(kāi)關(guān)柜側把繼電保護裝置的故障錄波復制下來(lái)。水泥廠(chǎng)的用戶(hù)完全沒(méi)有意識到故障錄波與他們的訴求有何關(guān)系，他們任憑ABB的售后服務(wù)去錄制并發(fā)給我。我們來(lái)看看錄波記錄：

我們從圖2中看到第一次發(fā)生短路故障的波形記錄，這里記錄了短路電流波形以及短路發(fā)生的時(shí)間。由于曲線(xiàn)符合三相的相序，故這是三相短路。根據繼電保護裝置的距離保護測算，短路點(diǎn)很近，應當就發(fā)生在電力變壓器的低壓側。

我們再看下圖：

圖3中我們看到的波形上、下半波是對稱(chēng)的，這是發(fā)生了單相接地故障的典型特征。同樣我們可以看到故障發(fā)生的時(shí)間以及持續的時(shí)間。

再看下圖：

圖2是第一次發(fā)生故障，持續時(shí)間很短，但強度較大，且就發(fā)生在電力變壓器的低壓側，此故障是引發(fā)后續一系列故障的起因。圖3是第二次發(fā)生故障，為單相接地故障。此故障類(lèi)型與題主的主題有關(guān)，就是帶電體對接地體發(fā)生的電氣間隙擊穿并導致絕緣體破壞引起漏電。第二次故障在第一次故障的一個(gè)小時(shí)之后。圖4是最終的第三次短路電流，它徹底地摧毀了低壓配電系統。

我估計水泥廠(chǎng)發(fā)生的短路事故首先在變壓器室內，然后水泥廠(chǎng)總配電室停電檢修。因為急于投運，也沒(méi)認真檢查就送電，造成第二次事故。接著(zhù)又引發(fā)了第三次事故，并徹底地破壞了低壓成套開(kāi)關(guān)設備。我據此寫(xiě)了報告，說(shuō)明了故障的起因、過(guò)程以及后果，并給出了ABB不必擔責的理由。

該水泥廠(chǎng)最后不得不承認了全過(guò)程：水泥廠(chǎng)的一位電工檢修電力變壓器室的排氣風(fēng)扇，不慎把風(fēng)扇跌落到變壓器出線(xiàn)母線(xiàn)上，造成短路。變壓器室與低壓成套開(kāi)關(guān)設備直接相連，柜內受電的母線(xiàn)受短路電流電動(dòng)力作用和電弧沖擊作用發(fā)生形變，改變了電氣間隙。由于短路后中壓的斷路器跳閘保護，廠(chǎng)內多處設備停電。電工檢修時(shí)忽視了母線(xiàn)變形使得電氣間隙不足，待檢修完成后投入中壓斷路器送電，低壓側受電母線(xiàn)間空氣被擊穿并引發(fā)相線(xiàn)對地的電弧，繼而造成嚴重的三相短路并摧毀系統。

3.題主問(wèn)題的解答

題主的問(wèn)題說(shuō)明摘要：“串聯(lián)故障電弧一般發(fā)生在單一帶電導體中，如連接處的接觸不良、線(xiàn)束斷裂?！?，并聯(lián)故障電弧一般發(fā)生在帶電導體之間，當導線(xiàn)絕緣層的損壞(如導線(xiàn)絕緣老化、導線(xiàn)絕緣層機械性損傷、鋒利物體刺穿導線(xiàn)絕緣層等)或者金屬切割電纜時(shí)會(huì )產(chǎn)生電弧。

因而發(fā)生故障電弧，必須是有觸碰的過(guò)程，……。兩個(gè)點(diǎn)保持一定的間距產(chǎn)生的電弧是否能算故障電??？”。

答案是：非接觸產(chǎn)生的電弧當然算故障電弧，而且有可能產(chǎn)生嚴重的后果。

另外，題主所謂的串聯(lián)故障電弧和并聯(lián)故障電弧不對，沒(méi)有這種說(shuō)法。

電弧從分類(lèi)來(lái)看，可以分為直流電弧和交流電弧，它們的區別十分明顯。

由于交流電弧存在電流過(guò)零的熄滅階段，過(guò)零后電弧重燃。過(guò)零期間電極間隙中的氣體從等離子態(tài)不斷恢復，我們把它叫做介質(zhì)恢復強度Ujf，而過(guò)零后的電壓迅速建立，我們把它叫做電壓恢復強度Uhf，所以交流電弧熄滅的條件是：

，式2

直流電弧不存在過(guò)零時(shí)刻，所以直流電弧的熄滅比交流電弧困難得多。

另外，如果是電接觸開(kāi)斷過(guò)程或者導線(xiàn)斷開(kāi)產(chǎn)生的電弧，往往伴隨著(zhù)金屬蒸汽的揮發(fā)和濺射，金屬蒸汽參與到電弧的等離子體中，我們把它叫做金屬性電弧。金屬性電弧的熄滅更加困難；如果是導體之間電氣間隙被擊穿產(chǎn)生的電弧，其中的金屬蒸汽會(huì )少很多。

還有，電弧的穩定存在受電流的影響很大，我們在熄滅強電流電弧時(shí)，可以在電弧所在回路中并接一個(gè)小電流觸點(diǎn)并產(chǎn)生電弧，由于小電流電弧會(huì )對大電流電弧產(chǎn)生牽制作用，并且要從大電流電弧中分流電弧電流，使得兩個(gè)電弧都不穩定，電弧最終熄滅。顯然，這種并聯(lián)電弧與題主所謂的“并聯(lián)電弧”是兩回事。