住家電氣火災的原因-電弧效應
根據110年全國火災統計分析,電氣因素所引發的火災占了火災生原因的第三名,而其中電器因積汙導電引發電弧火花而造成災害的狀況,雖然在國內沒有進行統計,但根據國外的資料顯示,電弧火花引起的住家電氣火災占比將近83%,因此老舊線路的更換就更顯得格外重要。
而電弧是由於電場過度強烈,氣體發生電擊穿的狀況,進而持續形成電漿體,使得電流通過了通常狀態下的絕緣介質(例如空氣)的現象,或者說當通電的高電壓電路出現導體與導體的分開時,兩端就會出現電弧。
其中電弧又分為「接觸電弧」及「非接觸電弧」。「接觸電弧」指在發生電弧地點的導體之間,有實際直接或間接碰觸過程的電弧現象,而「接觸電弧」分為「串聯」及「並聯」兩種形式,「串聯」電弧是指電弧發生點的事故電流路徑,與線路負載形成電路上「串聯」的關係,此時串聯電弧事故的電流受到負載的限制,因此它的電流相對較低且時間短,除非附近有易燃性物質存在,不然一般比較不具危險性,例如插頭被拔出插座時所引發的串聯電弧現象。
「並聯」電弧是指電弧發生點的事故電流路徑與線路負載形成電路的「並聯」關係,通常是相線與地線發生「非故意」的電流導通,事故發生點電弧可能會有大量的事故電流,進而產生足以引燃周邊物質的高溫電弧火花,往往在漏電保護尚未發生作用之前,就已經造成火災事故的發生。
「非接觸電弧」指發生電弧的兩個導體之間,並沒有直接碰觸的狀況,而引發電弧的機制取決於導體的類型,美國防火協會 NFPA 921 文件認為穿越很小的空氣間隙產生電弧放電至少需要有 350V 的電位差,因此在正常情況下,對於住家 110/220V 的電壓是不會發生的,也就是說「非接觸電弧」的現象,除非有特殊的意外狀況,否則在一般情況之下,是不會在住家中發生的。
其實在日常生活中,我們就有將電弧加以利用的案例,工業上常使用的焊接,便是電弧的應用。但是,電弧中心的溫度高達 5,000℃-15,000℃,若是在使用上稍有不慎,可能會造成火災事故,造成財產上的損失甚至是威脅到生命安全。
參考資料:
評估電弧故障斷路器對積污導電之電氣火災保護效用 – 蘇文源、鄭世岳
低壓線路串聯電弧故障時域及頻域分析與檢測 – 王奕捷
低壓電弧故障斷路器用訊號檢測 – 鄭惠翔
110 年全國火災統計分析