微物联研究院
直接回答
故障電弧不是一種東西，而是三類完全不同的物理現象，藏在電路裡的位置、電流大小、能不能被過流保護發現，都不一樣：
- 串聯電弧：發生在導線斷裂點、鬆動接頭、插接触頭處。它相當於在迴路裡串了一個「可變電阻」，電流不但不增大，反而被電弧限制在額定值甚至更低。過流保護永遠測不到它，這是最危險、也最隱蔽的一種。
- 並聯電弧：發生在相鄰兩根相線之間、或相線對中性線之間。它是一個低阻通道，電流很大，本質上接近短路，過流保護能很快切斷。
- 接地電弧：發生在相線對大地（PE線或潮濕牆體、金屬管道）之間。電流大小取決於接地電阻，TN系統下接近短路，TT系統下可能只有幾安到幾十安。
現場電氣火災裡最棘手、最多發的，恰恰是串聯電弧——因為它能騙過 MCB、RCD、電流表，讓你以為一切正常。
一、三種電弧在電路裡的位置
先把電路畫出來。一個典型的單相迴路：電源 → MCB → 導線 → 負載 → 回來。
串聯電弧出現在導線本身不連續的地方：
- 導線被老鼠咬斷了一半，剩下幾股銅絲在跳；
- 端子排螺絲鬆了，銅芯和端子之間打弧；
- 插頭氧化、插座觸頭壓力不足，接觸電阻時大時小；
- 延長線被踩了十幾年，內部銅絲斷了幾根。
這些位置都在「電流必須流過」的路徑上，電弧是串聯在迴路裡的。
並聯電弧出現在兩根不該接觸的導體之間：
- L 和 N 的絕緣皮同時磨破，銅芯碰在一起；
- L 和 L2（三相系統）之間絕緣擊穿；
- 電纜溝進水，水膜連通兩根線。
這是並聯在電源兩端的，等效於一個額外負載。
接地電弧出現在相線對大地：
- L 線絕緣破損碰到金屬線槽；
- L 線穿過潮濕牆面，對牆皮打弧；
- 設備內部 L 接外殼，外殼接了 PE。
二、電流特徵：為什麼串聯電弧最陰險
三種電弧對迴路電流的影響完全不同：
| 類型 | 等效電路 | 迴路電流變化 | 過流保護 | 漏電保護 |
|---|---|---|---|---|
| 串聯電弧 | 串入一個可變電阻 R_arc | 電流被限制，≤負載額定 | 不動作 | 不動作 |
| 並聯電弧 | 並一個低阻通道 | 電流驟增，接近短路 | 快速動作 | 不動作 |
| 接地電弧 | 對地漏電阻 | TN大/TT小 | TN動作/TT可能不動作 | TT動作 |
串聯電弧的電流為什麼上不去
假設一個 10A 的插座迴路，正常接了一個 8A 的電熱水壺。導線中間鬆了，打弧。電弧本身是一個氣體放電通道，有壓降（大約 20~40V），而且電阻隨距離、溫度劇烈變化。
迴路方程變成：220V = I × R_負載 + V_arc
電弧吃掉了 30V，負載上只有 190V，實際電流可能從 8A 掉到 6A。MCB 的熱磁脫扣要在 1.13×In（11.3A）以上才動，現在電流反而變小了——斷路器安安靜靜。
但電弧點本身的溫度呢？電弧是高溫電漿體，芯部溫度可達 3000~6000℃，足夠烤焦周邊絕緣、引燃可燃裝修材料。這就是「電流顯示正常、斷路器不跳、最後著火」的物理根源。
並聯電弧為什麼好防
並聯電弧相當於在電源端子上直接接了一根細銅線短路。短路電流可能幾百安，MCB 在毫秒級跳閘，RCD 也能檢測到對地漏電流。這種故障不難防，難防的是它發展過程中沒被及時發現——比如絕緣已經破損了一半，只是還沒碰到一起。
接地電弧看接地形式
TN-S 系統下，設備外殼直接接 PE，L 碰外殼就是硬短路，過流保護秒切。TT 系統下，外殼接地電阻可能 30Ω，L 碰外殼電流只有 220V/30Ω ≈ 7.3A，過流保護不動作，但這個電流超過 30mA，RCD 會跳。所以 TT 系統必須裝 RCD，這是規範要求。
三、典型場景：每一種電弧長什麼樣
串聯電弧的現場特徵
- 某個插座偶爾閃火花，用手按一下插頭就好；
- 配電箱裡某個端子有焦味，但測電壓電流都正常；
- 延長線插頭處發熱，但插頭上沒有警告溫度；
- 用紅外測溫槍掃過去，只看到一個針尖大小的熱點。
並聯電弧的現場特徵
- 電纜溝冒煙，打開看兩根線之間已經燒黑；
- 配電箱裡兩相母排之間有碳化痕跡；
- 空開跳了，復位後能送，但過幾天又跳。
接地電弧的現場特徵
- 潮濕地下室配電箱殼上有麻手感；
- 某段穿鋼管線路，鋼管上有鏽點和焦痕；
- RCD 頻繁跳，但查不到明顯漏電點。
四、為什麼傳統保護對串聯電弧集體沉默
把三種傳統保護列出來，逐一對照串聯電弧：
- MCB 過流保護：測的是迴路電流有效值。串聯電弧電流被限制，不增反降，MCB 完全無動於衷；
- RCD 漏電保護：測的是 L 和 N 的電流向量和。串聯電弧的電流是從 L 流出去、還從 N 流回來的，向量和為零，RCD 看不到；
- 熱繼電器/電子脫扣：看的還是電流有效值和時間。同上，無效；
- 紅外測溫：如果熱點已經被你看到，說明電弧已經燒了一段時間。早期電弧藏在絕緣皮裡，紅外掃不出來。
這就是為什麼 GB/T 31143（對應 IEC 62606）要專門立一個標準、搞一種新電器叫 AFDD——它不看電流大小，它看電流波形的形狀。
五、FA 故障電弧監測模組補的就是串聯電弧
微物聯 FA-01121-R 故障電弧監測模組串在迴路裡，它測的不是電流多大，而是電流波形長什麼樣：
- 高頻分量：電弧放電時電流會出現大量 10kHz~100kHz 的高頻毛刺，正常負載沒有；
- 電流零休：每次過零時，電弧會短暫熄滅再重燃，波形上出現「零休」區間；
- 波形畸變：正弦波被切成不規則形狀，上升沿變陡、出現尖峰。
FA 模組即時分析這些特徵，一旦識別出連續的電弧波形（GB/T 31143 規定的試驗電路 A1/A2/B1 等），就報警或觸發脫扣。它和 MCB、RCD 不是替代關係，而是補上第三個盲區：
- MCB 管過流/短路；
- RCD 管對地漏電；
- FA/AFDD 管電弧。
六、一張表記住三種電弧
| 串聯電弧 | 並聯電弧 | 接地電弧 | |
|---|---|---|---|
| 位置 | 導線斷裂/松接頭 | L-N 或 L-L 之間 | L-PE/大地 |
| 電流 | 被限制，變小 | 驟增，近短路 | TN大/TT小 |
| MCB | 不動作 | 動作 | TN動作/TT不動作 |
| RCD | 不動作 | 不動作 | TT動作 |
| FA/AFDD | 動作（核心目標） | 動作 | 動作 |
| 典型場景 | 鬆動端子、氧化插頭 | 絕緣破損相碰 | L碰外殼 |
| 危險度 | 最高（隱蔽） | 中（快被切） | 視接地形式 |
適用範圍與限制
本文適用於 0.4kV 低壓系統故障電弧的機理理解與防護選型。高壓系統、直流系統、特殊防爆場所需按專門規範。FA-01121-R 為微物聯對應產品示例，具體選型與安裝方式以最新產品手冊為準。文中場景為通用描述，不指向具體專案。