簡(jiǎn)談故障電弧斷路器（電力）
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簡(jiǎn)談故障電弧斷路器（電力）
李明 何永泰
（成都星宇節(jié)能技術(shù)股份有限公司，成都市610093）
摘要：故障電弧斷路器能對(duì)低壓配電線路中的各種電弧進(jìn)行檢測(cè)和鑒別。若為正常工作電弧（如插拔通斷），斷路器可靠不動(dòng)作，正常供電；若為故障電�。ㄈ珉娋�絕緣擊穿打�。�，斷路器立即跳閘斷電滅弧。文章對(duì)低壓配電線路的保護(hù)、國內(nèi)外故障電弧斷路器的應(yīng)用情況等進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞：低壓配電；故障電弧；好弧；壞��；串型電��；并型電弧；對(duì)地電�。�AFCI
中圖分類號(hào)：TM561.5 doi: 10. 3969 /j. issn. 1003 - 8493. 2016. 06. 008
1 低壓配電線路保護(hù)概述
1.1 低壓配電線路保護(hù)的一般配置
低壓配電線路遍布各行各業(yè)。配電線路的安全運(yùn)行不僅直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，還與人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)。為確保工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能穩(wěn)定有序發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，設(shè)計(jì)低壓配電線路必須把安全放在首位。
確保低壓配電線路安全運(yùn)行最根本和廣泛應(yīng)用的方法是對(duì)低壓配電線路采取完善而有效的保護(hù)措施，保證當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)切斷電源，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)的安全。GB 50054 - 2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：低壓配電線路應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)、過載保護(hù)和接地保護(hù)；JGJ 16 - 2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：低壓配電線路應(yīng)根據(jù)不同故障類別和具體工程要求裝設(shè)短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、接地故障保護(hù)、過電壓及欠電壓保護(hù)。這些規(guī)定的實(shí)施，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全發(fā)揮了重大的保障作用。
1.2剩余電流保護(hù)的出現(xiàn)
低壓配電線路短路和接地故障大多發(fā)生在末端回路，約占全部故障的90%。因?yàn)椴孱^、插座和移動(dòng)電器及其導(dǎo)線和接頭更容易出現(xiàn)傷人接地故障，低壓配電線路保護(hù)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，在此嚴(yán)峻的形勢(shì)下出現(xiàn)了剩余電流保護(hù)。近些年來剩余電流保護(hù)的出現(xiàn)極大地改善了低壓配電線路保護(hù)的局面。
1.3原有低壓配電線路保護(hù)的缺失
原有低壓配電線路固然能對(duì)配電線路過負(fù)荷、短路故障、接地故障進(jìn)行一般的保護(hù)，但對(duì)造成電氣火災(zāi)的最大威脅——故障電弧卻無能為力，因?yàn)楣收想娀〉钠鸹‰娏髦岛苄�，甚至未達(dá)到額定電流。
通用微型斷路器MCB是按檢測(cè)過載電流為主設(shè)計(jì)的，由圖1可以看出，低水平電弧的電流很小，甚至小于額定電流，因此通用斷路器不會(huì)動(dòng)作；而高水平電弧的電流雖然較大，但是因故障電弧燃弧持續(xù)時(shí)間短，往往不足以使通用斷路器達(dá)到保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間，也不能立即動(dòng)作切斷電源，最后導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的快速提高，各式用電設(shè)備與家用電器層出不窮，各個(gè)行業(yè)用電量與居民用電負(fù)荷急劇增長，原有的供電線路不堪重負(fù)，電氣火災(zāi)形勢(shì)嚴(yán)峻。如何防止由故障電弧引發(fā)的電氣火災(zāi)顯得極為迫切，低壓配電線路保護(hù)再次面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
2故障電弧斷路器的出現(xiàn)
故障電弧檢測(cè)技術(shù)是電氣防火領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性新技術(shù)。電弧檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)使得我們有條件使用特制的微斷來檢測(cè)故障電弧，這就是故障電弧斷路器。由于引發(fā)電氣火災(zāi)的主要元兇是故障電弧，而故障電弧引發(fā)的火災(zāi)占電氣火災(zāi)的80%以上，因此故障電弧斷路器的出現(xiàn)，必將極大地改善低壓配電線路電氣火災(zāi)所面臨的挑戰(zhàn)。
2.1 電弧的分類與故障電弧的特點(diǎn)
根據(jù)電弧產(chǎn)生的機(jī)理，電弧可以分為兩類：一類是好弧，即正常操作（如插拔電器）時(shí)產(chǎn)生的電�。涣硪活愂菈幕�，即故障電弧。故障電弧主要是由于電線電纜的電氣絕緣老化、電線電纜破損、空氣潮濕絕緣降低等因素引起的氣體擊穿或電氣連接松動(dòng)原因而產(chǎn)生的電弧。
根據(jù)故障電弧電流的強(qiáng)度，可以分為高水平電弧和低水平電弧。
另一 根據(jù)故障電弧產(chǎn)生的位置又可分為串型電弧、并型電弧和對(duì)地電�。ㄒ妶D2）
3類。
故障電弧的特點(diǎn)是溫度很高、起弧電流小、持續(xù)時(shí)間短，一旦出現(xiàn)擊穿點(diǎn)，則
會(huì)頻繁出現(xiàn)。故障電弧放電時(shí)產(chǎn)生大量的熱，極易引燃周圍的易燃易爆品，造成火災(zāi)。
2.2故障電弧斷路器簡(jiǎn)介
故障電弧斷路器( Arc-fault Circuit Interrupter，簡(jiǎn)稱AFCI）是應(yīng)用高新技術(shù)手段來檢測(cè)電弧并區(qū)分出好弧或壞弧的裝置，是一種最新的低壓配電線路保護(hù)裝置，主要作用是保護(hù)由故障電弧引起的故障。一旦檢測(cè)到并確定出現(xiàn)了故障電弧，便立即跳閘，切斷故障電源而滅弧，將電氣火災(zāi)消滅在發(fā)生前的一瞬間，確保電氣安全。
成都星字節(jié)能技術(shù)股份有限公司開發(fā)的全功能型XYAFCI產(chǎn)品，主要功能是對(duì)故障電弧進(jìn)行全方位的保護(hù)，還可以對(duì)過負(fù)荷、短路電流和剩余電流進(jìn)行保護(hù)，并帶有LED指示燈對(duì)正常運(yùn)行、剩余電流保護(hù)和故障電弧動(dòng)作的狀態(tài)進(jìn)行顯示，還可實(shí)現(xiàn)無線組網(wǎng)功能。正常運(yùn)行時(shí)綠燈持續(xù)閃亮；當(dāng)發(fā)生故障分閘后，紅燈閃8次顯示為故障電弧保護(hù)動(dòng)作；黃燈閃8次顯示為剩余電流保護(hù)動(dòng)作。
2.3故障電弧斷路器相關(guān)規(guī)范
據(jù)統(tǒng)計(jì)，電氣火災(zāi)約占全部火災(zāi)的30%以上，并且還在快速增長。在此嚴(yán)峻的形勢(shì)下，故障電弧斷路器成為了減少低壓配電線路電氣火災(zāi)發(fā)生的新增保護(hù)首選。
GB／T 31143 - 2014《電弧故障保護(hù)電器(AFDD) 的一般要求》已由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布，并于2015年4月1日起實(shí)施；據(jù)了解，正在草擬修改中的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》也已經(jīng)將故障電弧斷路器列入低壓配電線路新增保護(hù)之列。故障電弧斷路器將為減少和消除電氣火災(zāi)貢獻(xiàn)力量。
3故障電弧斷路器在國外的使用情況
早在2002年，美國國家電氣規(guī)范(NEC 2002)就作出規(guī)定，在新建建筑和老建筑的臥室必須安裝AFCI和AFCI墻插座，所有的空調(diào)也要安裝AFCI插座。美國國家消防協(xié)會(huì)(NFPA)在2003年對(duì)安裝AFCI的使用效果做出結(jié)論：AFCI可以防范75%~80%的電氣線路火災(zāi)。因?yàn)樽饔妹黠@，經(jīng)美國聯(lián)邦消防署提議，美國國家電氣規(guī)范(NEC) 2008年又新增了AFCI的安裝區(qū)，幾乎所有分支電路都要求安裝AFCI,即要求住宅的家庭活動(dòng)室、起居室、餐廳、客廳、書房、娛樂室等都必須安裝AFCI。如圖3所示。
歐盟及成員國也完成了相關(guān)法規(guī)的建立，準(zhǔn)備強(qiáng)制指定安裝；西門子、施耐德等一批國際知名品牌商家正在以空前的力度以圖先機(jī)，搶占市場(chǎng)。
4結(jié)語
目前故障電弧斷路器的國內(nèi)市場(chǎng)方興未艾。隨著產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 31143 - 2014《電弧故障保護(hù)電器(AFDD)的一般要求》的實(shí)施和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的完善，故障電弧斷路器( AFCI)在國內(nèi)的推廣必將迅猛展開，在住宅、商鋪、醫(yī)院、油庫、化工倉庫及其他容易引發(fā)電氣火災(zāi)的場(chǎng)所得到廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)前景廣闊。
