AFCI-40A故障电弧断路器

1、AFCI-40A故障电弧断路器技术参数:

2、 电气火灾 的类型

为了研究我国火灾事故发生的特点,采用统计学方法从事故发生起数、伤亡人数、财产损失、区域、城镇乡对比、事故等级、事故起因、发生事故时间、事故场所情况等方面进行了分析。结果表明:2013～2016年全国火灾事故起数与伤亡人数呈下降趋势,较大及以上火灾事故起数逐年减少；东部地区火灾事故起数最多,东北地区最少；城镇乡分布大体均匀；1～3月份是全国火灾事故高峰期；住宅及宿舍火灾造成的伤亡人数远远超出其余场所,问题突出且近年来没有明显改善的趋势。基于这些特点提出减少我国火灾事故相关措施和建议。

电气火灾一般是指 由于 电气线路 、用 电设备 、器

具 以及供配 电设备 出现故 障性释放 的热能 (如 电器故

障引起 高温 )，电弧 以及非 故障性 释放 的能量 (如 电

热器具 的炽热表 面)．在具 备燃烧条 件下 引燃本体或

其他可燃物而造成 的火灾 。

3、 电气火灾的重要诱 因 —— 故障 电弧

3．1 故障 电弧

电弧是不同电位的导 电体 ，非接触 放 电的产 物 ，广 泛存 在于 配 电系统 中 。公 安部 消 防局 火灾 数据 显示 ，电气火灾 中，电气联结松动 、绝缘老化 以及材料故 障等约 50％ 的故 障 ，是 断路器等传 统 电气 保护元件 不能有效保护并可能 引起火灾 的电弧类故 障。美 国火灾保护 协会 的统计资料 显示 ：“电气问题是引起火灾的第 二大元 凶 ，故 障电弧又是 电气火灾 的重要诱 因之一 。”美国 NEC (NationalElectricalCode)资料显示约有 40％ 的住宅火灾是 由故障 电弧引起的 。美 国州消 防署 署长全 国协 会 (NASFM)在 电气 火 灾原因调查研究报告 中也指出 ．故障电弧引发 的火灾 占电气火灾的 83％。

3．2

故障电弧的产生及危害

电弧是一种气体放电现象 ．是 电流击穿 绝缘介质所产生 的瞬间火花 ，特点为温度高。电弧放 电时 ，会产生大量 的热 ，伴随高温残渣溅射 ，极易引燃周 围的易燃易爆 品 ，造成火灾甚至爆炸 。经测试发现 ，略大于 0．5A的电流所产生电弧的温度就可高达 3000oC，足 以引 燃 任 何 可 燃 物 。而且 电 弧 的 维 持 电压 低 至20V时仍可使 电弧 连续稳定 地存 在 ，是建 筑 电气 火灾点火源 的主要起 因。

4、国外相关标准及应用

国外 使用 故 障 电弧 保 护装 置 的时 间并 不长 ，美国最早 开 始 使 用 的故 障 电 弧断 路 器 (AFCI-40A)也 只有20年左右 。AFCI-40A经在住 宅 中使用后 ，被认 为对 电气

火灾防护有效 ，1999年美 国 UL制定并颁 布 了故 障电弧保护 的第 一部标准 ：UL 1699 (故障 电弧断路器标准 )。美 国国家 电气规 范 (NEC)2002版制定 了故 障

电弧保护使用 的强制性规定 (NEC 2002—210．12A、B)：① 所有在卧室内安装的支路 ，都要安装故障电弧断路器 ，以保护整条支路 ；② 单相电源线加插头连 接 的 室 内空 气 调 节 器 需 要 安 装 电 弧 保 护 装 置 。NEC 2008(210．12B)版扩大 了故障 电弧断路器使 用范 围，要求所有 分支 电路 都要安装故 障电弧断路器 。2003年 ，美 国国消防协会 (NFPA)对 安装故障 电弧断 路器 作 出 了以下结 论 ：故障 电弧 断路器 可以 防范 75％ 一80％ 的 电气 线路 火灾 。2004年 8月1日后 ，美 国要 求 在市 场销 售 的家 用 空调 必 须带 具有 电弧保护 功能 的电源 插头 。2007年 。美 国 电气 制造 商 协会 (NEMA)发 布 《电弧故 障断 路 器提 高 家居 安全 》 白皮 书 ，该 白皮 书认 为 电弧故 障断路 器 能在 火 灾起 始 阶段 就 阻 止其 发 生 ，是 “防 患 于未 然 ”的技术 。2014年 ，美 国 UL 474要求 2017年 以后 销往 北美 的除 湿机 必须 装配带 故 障 电弧防 护功 能的保护器 。相 比美 国对故 障 电弧 断路 器 的应用 ，直 到 2013年欧洲 国际 电工 委员会才推 出故障 电弧的 防护 标准 ：IEC62606—-2013(Generalrequirementsforarcfaultdetection devices)。亚洲的许多国家对电弧检测 和保护的研究相对起步更晚 。也正在进行故障电弧防火技术标准起草。

5、国内相关标准

随着设计 标准 GB 50116—2013《火灾 自动 报警系统设计规 范》的出台 ，我 国相关部 门相 继制定 并发布 了与故 障 电弧检 测 有关 的 2个 国家标 准 ：GB／T31143—2014《电弧故 障保护 电器 (AFCI-40A)的一 般要求 》 (2015年 4月 1日实 施 )；GB 14287．4—2014《电气火 灾 监控 系统 第 4部分 ：故 障 电弧探 测器 》(2015年 6月 1日实施 )。上 述标准 的技 术性 能和相关检测 方法 目前适 用于额定 电压不超过 240V、额定电流 (，n)不超 过 63A、末端安装的 AFCI-40A产 品。

6 国 内外故障 电弧保护技术发展现状在 国外 ，美 国最 先提 出了 电弧 防护技术 ，伊顿 、西 门子 、德 州仪器 、施 耐德 、G  E公 司也相应 推 出了故障 电弧防护产 品 (AFCI-40A)，但 是这些产 品仅适 用于北 美 电网 AC120 60Hz．而且产品 的高误报 率也阻碍了故 障 电弧 产 品 的发 展 。韩 国 K E S CO公 司 推 出 了AFCI-40A产 品 ，但 也仅 生产 适用 于 120V 60Hz线 路 的产品 ，不适合 中国国情 。在 国内。研究适用于中 国市场的故障 电弧保护产品也 刚刚起步 ．有十几 家公 司正在进 行产品的开发 ．虽 然大多还 没有成 熟 的产 品推出市 场 ．但 已有一些公 司从故 障 电弧 的起因出发 ，通过 对故 障电弧检测 信号 源 、低压 配电线路 系统传输 函数 、故 障 电弧信号衰减理论 、可靠性 、采样互感 器等 一些列研究 与试验 ，找 出了故 障电弧 的有效判 据 ，开发出了高 可靠性 AFCI-40A产 品。

7、2013年，IEC国际电工委员会和中国低压电气标委会推出对应的故障电弧断路器(AFCI-40A)国际和国家标准，国家消防总局推出故障电弧探测器(AFCI-40A)国家标准，推动我国对该技术在低压电器、电气消防监控领域的研发。

2016年，我们团队在国内率先研发成功了实用智能型故障电弧保护技术，具有完全国内知识产权，且特别适合中国的电网国情，当前处于国内领先水平。

 可以预见，在不久的将来，国内外所有的低压电气线路、家用电器产品都会积极采用成熟可靠的故障电弧保护技术（装置）——就像采用短路保护器、过载保护器和漏电保护器一样，成为低压电网和电器用电安全领域的基本装备。

8、 结 语

为了使 AFCI-40A产品顺利通过试验， 更好地进入 市场， 还需要完善下述两方面的工作： 一方面完善 电弧检测算法。由于电弧波形的复杂性 ，目前的算 法或多或少都存在不同程度的缺陷， 可通过对具体 试验数据的分析来尝试新的算法或综合 已有的算 法来更好地解决 电弧判断的问题。另一方面解决 产品误动作高的问题。防止误动作是 AFCI-40A技术 的重要课题， 若 AFCI-40A误动作而影响电器设备的正 常运行， 那就失去了保护电路的意义。只有很好解 决了这些问题， AFCI-40A才能得到市场认可。