经过多年的摸索,2025年,河北工业大学和人民电器集团有限公司的盛德杰、王尧等专家终于搞明白了,为什么有时候家里装了空开和漏电保护器,还是会莫名其妙发生电气火灾。以前大家以为有了这些保护装置,用电就安全了,可实际上有一种隐藏得很深的问题——低压交流串联故障电弧,它才是民用低压配电系统里导致火灾的头号杀手。 这个毛病很棘手,因为它发生的时候,电路里的电流反而会变小,而且动作速度极快,常规的过流或者漏电保护根本检测不到。但它能在瞬间产生几千摄氏度的高温,把电线的绝缘层烧穿,或者引燃周围的东西。现在的供电系统直接连着千家万户,线路复杂得很,日常维护很难完全覆盖到所有地方,本来就是个容易出事故的重灾区。 为了弄清楚这个难题,专家们搭建了一个专门研究故障电弧引发火灾风险的实验平台,还建立了磁流体动力学的仿真模型。通过把实验和仿真结合起来验证,他们发现这个模型在计算电弧温度的时候很靠谱。研究表明,电弧的温度会跟着电流的变化起伏,电流最大的时候温度也会冲到最高。尤其是在小电流情况下,哪怕只有1A或者2A,也能烧着东西起火。决定火灾风险的主要是电流的大小和电弧之间的距离。在32A以下的电流里,温度会随着电流的增加线性增长;超过32A之后增速才会慢下来。 更让人担心的是,哪怕电流再小也有引燃的风险。现在的行业标准规定的故障电弧保护器动作时间确实能限制火灾发生的可能性,这也是为什么目前国内还没强制安装这类保护器的原因之一。但是问题也在于:在规定的时间内,电弧中心的温度仍然能达到上千摄氏度;而且标准还没有把2.5A以下的小电流包含进去,这就留下了防护的缺口。 这项研究把低压交流串联故障电弧引发火灾的机理彻底说清楚了。这对以后优化防护技术、升级产品还有完善行业标准都提供了很好的理论支持。这项工作发表在了2025年第10期的《电工技术学报》上,标题是“基于磁流体动力学仿真的低压交流串联故障电弧致火风险研究”。课题得到了国家自然科学基金、中央引导地方科技发展资金项目(科技创新基地项目)、河北省高等学校科学技术研究项目和浙江省自然科学基金的资助。