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電弧(Arc)是什麼?介紹電弧產生原理、對人體與設備的危害

文章類別

電弧

電弧(Arc) 是一種強烈的氣體放電現象。電弧可能導致嚴重的電弧危害,使設備短路、起火甚至爆炸。文末會分享可靠的局部放電檢測品牌,可超早期偵測設備放電異常,及時預警維護,確保重電設備安全穩定運行。

目錄:

一、電弧產生的原因是什麼?電弧原理介紹&說明

(一)電弧是什麼?

(二)電弧原理介紹

二、電弧危害有哪些?了解電弧溫度、輻射帶來的相關損害

(一)電弧對人體的 3 大危害

(二)電弧對設備的 2 大危害

三、局部放電檢測設備推薦品牌:皓博科技|超早期預警技術的專家

全頻段電磁波感測器,全方位監測設備

超早期局部放電預警,及早發現設備問題

AI 智慧濾除雜訊,大幅提升訊號辨識度



一、電弧產生的原因是什麼?電弧原理介紹 & 說明


(一)電弧是什麼?

電弧(Arc)是一種特殊的氣體放電現象,在此放電過程會釋放出強烈的光與熱,產生可見的火花,這種藍紫色、高溫與高亮度的弧狀強光,就是「電弧」;電弧現象常見於焊接、電力設備故障或高壓電系統中。


電弧放電有很多種類型,其中一種電弧放電的現象,是因為局部放電(PD)的持續累積所造成,這通常發生在絕緣材料內部的氣泡或氣隙中,氣隙形成類似樹枝狀的貫穿性通道,電場在通道內部被顯著強化,當達到擊穿電壓後,便會形成穩定的電弧放電。此時,電流在 2 個電極間持續流動,產生電弧,釋放出強烈的光輻射與高溫,這種電弧放電現象不僅可能損壞電氣設備,甚至可能引發電氣火災或嚴重火災事故。


在日常生活中電弧放電的情況也存在,例如螢光燈和霓虹燈,它們的發光原理便是氣體放電;而閃電則是自然界最常見的大型氣體放電現象。此外,當家中插座或電器插頭在插拔時產生火花或「滋滋」聲音,也可能是內部零件鬆動或接觸不良,導致電弧產生。


(二)電弧原理介紹

電弧的原理是建立在氣體放電上,其發生機制可分為幾個關鍵,首先,當電極間的電壓差足夠高且距離較短時,空氣中的氣體分子會因強電場作用而離子化,產生帶電粒子,使空氣從絕緣體轉變為導體,讓 2 個電極之間的電流得以通過。隨後,大量電流通過這條導電通道,形成高溫、高亮度的電漿體,伴隨強烈的光與熱,使電弧持續存在。這一過程釋放出強光與高熱,導致肉眼可見的弧狀放電,也就是電弧(Arc)。


若電弧發生在電力設備中,如變電站或電線接頭,通常是因為設備絕緣劣化造成,可能會造成電線短路甚至火災,因此須加強防範與監測。


二、電弧危害有哪些?了解電弧溫度、輻射帶來的相關損害


(一)電弧對人體的 3 大危害

電弧對人體的 3 大危害

電弧放電產生的高溫、強光與電磁等高強度能量,能用於焊接,電弧焊接廣泛應用於不同的行業,特別是在電氣作業、電焊操作中,工人會接觸到電弧,另外高壓設備維修過程中,維修人員也可能會接觸到電弧,與電弧相關的作業必須十分謹慎,電弧若是操作不正確,可能對人體造成嚴重傷害,以下為主要的 3 種電弧危害。


電弧對人體的危害 1:高溫導致灼傷

電弧的溫度可達數千~2 萬度,能瞬間熔化金屬。因此若發生電弧事故,可能導致嚴重燒燙傷或皮膚碳化,即使未直接接觸電弧,電弧所產生的高溫仍可能造成人體 2 級或 3 級燒燙傷。


根據勞動部勞動及職業安全衛生研究所資料,為預防發生電弧事故,雇主應盡量讓電力設備的維護工作於停電狀態進行,但有時為了讓設備穩定運行,必須在不停電的情況下操作或維護,而電弧事故正主要發生在此狀況下,當維修人員在通電狀況下,進行測試、調整或維護 220 伏特以上的電力設備,儘管有 SOP 指導與電弧護具的輔助,但仍有可能發生電弧事故。


勞動部勞動及職業安全衛生研究所資料更指出,電氣承裝業、電氣檢驗維護業、工廠或電業事業單位的電氣技術人員,是電弧灼傷的高危險族群。


電弧對人體的危害 2:輻射傷害眼睛

根據勞動部職業安全衛生署資料,電弧放電時,會釋放高強度紫外線(UV),若眼睛接觸到大量光輻射,會導致眼睛受損,引發電弧眼(Arc Eye),使眼睛出現畏光、流淚、腫脹等症狀。而使用電弧來進行焊接的電焊作業人員,便是電弧輻射的主要受害者。


電弧對人體的危害 3:電擊傷害

電弧本身即是電流,因此當重電設備維修人員誤觸到電弧時,會瞬間使高壓電流透過人體,引發嚴重電擊傷害;根據衛福部資料,觸電會影響心臟、神經、血管與肌肉,可能導致心臟驟停、休克或死亡。


(二)電弧對設備的 2 大危害

電弧對設備的 2大危害

電弧對設備的危害 1:引發設備故障

電弧放電若發生在設備中,便屬於局部放電(PD)的一種,如果局部放電持續發生,將可能導致設備內部電場分布異常,進而造成短路或電流洩漏等故障。


當變壓器、配電盤或高壓開關內部出現電弧時,電流瞬間增大,可能使電線或其他電氣元件過熱甚至燒毀。此外,當電弧在設備內部產生高溫與高壓,會加劇金屬零件的熔融與變形,使關鍵零件失效,進而導致電力系統的非計畫性停機,影響製造業產線的生產與供電穩定。


面對因局部放電造成的設備故障威脅,皓博科技的 Power Guard 超早期局部放電診斷監測系統,能有效預防設備因電弧放電導致的突發故障與損害。透過數位全頻電磁波感應器,系統可即時監測局部放電現象,並透過局部放電相位分析圖(PRPD),準確辨識放電類型是否屬於電弧放電,抑或是其他局部放電類型,並分析放電嚴重程度,避免突發性設備損壞。


電弧對設備的危害 2:設備起火&爆炸

電弧放電若未即時受到控制並持續發生,則可能讓整體絕緣系統進一步損壞,最後則會引發火災,特別是在涉及高電壓、大電流和高功率的「重電」場域,如 GIS(氣體絕緣開關)、高壓電力設備、發電機系統、變電所等等區域,這類因電弧事故導致起火的風險更需特別留意。


當電壓升高至數萬伏特時,電弧產生的高溫可瞬間達到數千~2 萬度,其能量足以點燃周圍的可燃材料,例如,絕緣層、電纜護套或其他設備內部的易燃物質,促使這些材料一瞬間碳化或爆炸。另外,電弧事故也可能發生在變壓器中,變壓器是用來調整電壓的設備,會設置於重電設備內,若電弧放電在變壓器油箱內部產生,絕緣油可能因為電弧所帶來的高溫氣化,並引發設備爆炸。


為了降低電弧放電引發的起火與爆炸風險,皓博科技 Power Guard 超早期局部放電診斷監測系統可提供即時監測與預警機制,能夠在異常發生初期即準確偵測電弧放電現象,並評估嚴重程度,避免設備因長時間未受控的放電而導致火災或爆炸事故,並透過歷史數據記錄提供設備維護依據,讓企業可提前規劃檢修,確保電力系統的長期穩定與安全運行。


三、局部放電檢測設備推薦品牌:皓博科技|超早期預警技術的專家

在設備中的電弧放電屬於局部放電(PD)的一種,而局部放電是高壓電力設備穩定與否的重要指標,持續性的出現局部放電將可能導致設備絕緣劣化、運行異常,甚至發生電線短路與起火。皓博科技將 AI 技術全面導入局部放電檢測系統,搭配業界首創全頻段電磁波感測器,推出 Power Guard 超早期局部放電診斷監測系統,能精準辨識局部放電現象,大幅提升監測效率,讓企業能夠提前預防設備異常,降低維護成本與運行風險。


全頻段電磁波感測器,全方位監測設備

超早期局部放電診斷監測系統配備有全頻段的電磁波感測器,具備低頻、高頻與特高頻的同步監測能力,大幅提升監測效率。結合主機的即時分析處理功能,可超越傳統聲波、超聲波及 UHF 感測器生成的監測圖譜。企業僅需選用此款全頻段感測器,即可滿足多樣化需求,無需額外購買多款感測器,就可有效降低監測設備成本並提升操作便利性。


超早期局部放電預警,及早發現設備問題

當設備內部開始產生局部放電現象時,超早期局部放電診斷監測系統可透過獨家電磁波感測器,分析設備數據並發出異常警報,並同時判斷局部放電的類型及嚴重程度,讓維修人員能夠即時應對,降低局部放電所帶來的停機、短路風險,確保設備運行穩定。


AI 智慧濾除雜訊,大幅提升訊號辨識度

皓博科技將獨家訓練的 AI 模型導入局部放電檢測,實現全面的 AIoT 智慧系統,從感測器到主機皆配備 AI 技術,AI 感測器在初步蒐集資訊時,便能進行訊號與雜訊的動態過濾,有效濾除環境干擾,讓局部放電訊號更清晰,確保局部放電監測精準可靠。


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