航空电气系统结构复杂，内部线路老化容易引起许多安全隐患，这是航空电气系统故障中比较常见的一个问题。长期以来，航空电气系统的安全问题都是航空事业最为重视的一项工作，电弧作为电缆运行过程中最容易出现故障的源头，深入研究学习故障电弧相关知识，提高对故障电弧的检测水平对促进航空事业安全发展具有积极意义。
一、航空电气系统故障
航空电气系统主要由供电系统和用电设备两大部分组成。供电系统由电源系统和配电系统组成；用电设备由航空器上所有使用电能的设备装置系统组成。多种设备之间的连接，增加了电缆数量，也增加了线路之间发生故障的概率。再加上航空电缆大多都是在高温、高辐射和高振动的环境下运行的，使得电缆的老化问题更加严重。在电缆运作初期，由于生产商对飞机内部的零部件安装不到位而导致的线路故障，通过及时的调理和整修，可以使飞机内部的零部件能够较长时间地处在稳定的工作区。但由于电缆直径较细，并且成捆地绑在一起，再加上电缆与电缆、电缆与固定框架之间长时间的摩擦会导致电缆材料的老化，此时的航空电缆绝缘老化部位很容易出现击穿现象，断续的电弧随即产生，这会严重影响飞机的运行。
二、电弧分析
2.1电弧产生的原因分析
通过多年来的工作经验表明，要想在真正意义上解决电弧故障问题，首当其冲要做的就是正确分析电弧的特性和故障原因。一般地说，电弧指的是两个电极之间所产生的放电过程（连续而非间断性的），在此期间将会伴随着部分电气材料的挥发，事实上这一电磁反应过程是相当复杂的（并非我们想象中的那么简单）。除此之外，由于导电系数本身是一个变量，所以无法使用欧姆定律来线性地描述二者之间的关系。另外电路自身的参数性质与电气系统所处的环境状况等也会对其产生一定程度的影响。
2.2电弧的产生途径
经过以往大量的研究发现，主要有以下途径可以产生电弧：第一种是在电路开断时。在这种情况下，电弧会造成局部热量出现很大程度的增加，这是极其危险的，如果稍不注意就会导致大量的人力物力财力的损失。与此同时还通过以往大量的实践结果表明，串联电路中的电弧数量与负荷之间也存在着一定程度的关联。因为在并联电路中的电弧故障主要发生在两种相反的电极之间。属于导体之间无意识的导通。主要是由源头故障电抗值与电流值两个因素所共同决定的，它是由于接电线的导体与地面相连接的导体金属部分或者金属之间的断乎故障。在这种情况下，电路触头分离的初期阶段，接头之间的接触压力与接触面积会随着触头的分离会出现一定程度减少的状况，进而就会直接造成接触处电流密度在很短的时间内迅速变大，此时接触电阻与触头势必会放出一定热量（具体是多少要依据当时的具体情况而定），如果放电电流稳定，则表现为电弧开断。第二种情况是在击穿真空（或者是气体）之间的间隙，此时会在真空的两级（正负）之间产生电弧，即真空电弧。
2.3危害
电弧故障是一种气体游离放电现象，也可称之为等离子体，电弧中的电流从微观上讲是电子及正离子在电场条件下作用移动的结果，所以电流的移动成为电流的主要部分，当电弧放电时，会产生很高的热量，中心温度可达到3000-4000℃，并伴有融化的金属物飞溅出来，由于电弧发生时的温度比较高，极易引燃供电线路绝缘层，导致线路起火。同时当故障电弧发生时配电柜内安装的漏电、过流或者短路等保护装置，可能无法迅速动作切断电源，瞬间发生电弧现象引燃周围摆放的易燃易爆品造成火灾和发生爆炸。
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三、航空电气系统故障电弧的分类
3.1串联故障电弧
串联故障电弧主要是因正负电极之间的接头松弛或接头接触不良导致。串联电弧一般都在插件或其他设备等之间的相互连接处发生。当设备之间连接部位出现损坏时，被损坏部位的两端会出现电压和电流，初始时刻电压或电流都十分的微弱，但随着绝缘层的破坏或导体的逐渐氧化和腐蚀，电压或电流也会逐步增大，最终引发故障电弧。串联电弧电流值远远小于传统断路保护器的额定电流值，其电弧能量远远小于并联电弧，这对故障电弧的检测带来极大的困难。但在长时间放电后，同样会烧毁线路接头并引发火灾。
3.2并联故障电弧
并联故障电弧是由于线路的绝缘层破坏，形成的短路电弧。如三相交流电的相线与相线或相线与飞机机体短路接触。通常情况下并联电弧电流幅值大于断路器额定值，能够被正常断开，但有时达不到过流保护器的额定值不能断开，其产生的能量远大于串联电弧，且易接触到易燃材料，故其危害性更大。
四、故障电弧的检测
目前对故障电流的检测方式有多种，一般来讲通常采用电压和电流的特征来判断是否发生电弧，同时通过故障电弧发出的强烈的弧光以及电磁波和红外线等都可以作为判断故障电弧的依据。在国外对故障电弧的检测方法基本分成两种：电子式故障电弧断电器和弧光式故障电弧断电器。
4..1电子式故障电弧断电器的工作原理
随时采集线路中的电压和电流信号并放大，传送到滤波器进行谐波处理后送入脉冲成型器，脉冲成型器的作用是将突变电压或者电流信号被转变成脉冲信号，脉冲信号再经过单稳器处理后，成为宽度不变，幅值稳定的脉冲信号，最后脉冲信号积分后送比较器进行比较，如果出现故障电弧脉冲信号的宽度和幅值都发生了很大的变化，则断电器开始动作，断开北侧电路。
4.2弧光式故障电弧断电器工作原理。
设备的工作原理主要是将弧光信号转变成频谱信号，同时通过互感器检测到发生电弧时出现短路现象，最终经过电弧监控设备的分析处理，如果发生故障电弧则发出脱扣信号，使断电器动作。
五、今后对故障电弧断电器发展的展望
根据故障电弧发生的特点，针对其中一项突出的指标进行设计，由于设计简单，容易实现，今后将会有很大的发展空间。由于在线路和用电设备中，电阻的大小各不相同，因此对故障电弧的检测也会出现一定的影响，同时随着航空事业的发展，更多的负载将会进入飞机中，对各个不同的负载所发生的故障电弧进行研究将会成为今后研究的重点。
随着电子科技的向前发展，未来的故障电弧的检测将会向着集成化和微型化方向发展，在航空器中多点安装断路器或者多设备上安装断路器，这样将会更大提升飞机的飞行安全性和可靠性。
结语：
在航空行业的推进过程中，飞行器及其人身安全保障工作时刻放在第一位，航空电气系统中的电弧故障一定要给予充分的关注和重视，严格核查电弧故障产生的确切原因，之后在有针对性的实施对应的处理措施，力求具体问题具体解决。除此之外，必须组织专业技术人员进行定期检修，以避免电气系统故障的产生，从而确保电弧故障问题的不再出现，使乘客与机组工作人员的人身财产得到保障。
参考文献：
[1]张殿业，金建。航空电气系统中故障电弧的分析[J].科技与创新，2014（7）。
[2]杨例数。航空电气系统绝缘故障的研究[D].大连理工大学，2012.
[3]李丹，图刚。航空电气系统中故障电弧的研究[J].中国新通信，2013（11）。
论文作者:李东 郭世伟 吴旭圳
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/6
标签：电弧论文; 故障论文; 电流论文; 航空论文; 电气论文; 电缆论文; 信号论文; 《中国西部科技》2019年第1期论文;