AFCI(AFDD)故障电弧断路器(探测器)

电弧故障保护电器的设计运用余晓光【摘要】现有电气火灾保护措施具有局限性,无法提供有效的电弧故障火灾保护.通过分析电弧故障保护电器(AFDD)的原理、动作特性、设计选型及应用案例,说明AFDD在工程项目中的设计应用,可以有效防范电弧故障而导致的火灾.【期刊名称】《现代建筑电气》【年(卷),期】2017(008)011【总页数】4页(P26-29)【关键词】电弧故障保护电器(AFDD);电气火灾;电弧故障;防护措施【作者】余晓光【作者单位】南京市市政设计研究院有限责任公司,江苏南京210008【正文语种】中文【中图分类】TM561据公安部消防局统计,近年来我国发生的电气火灾数目占全部火灾的30%左右,为火灾发生第一大直接原因,如2017年一季度电气火灾共2.4万起,占总数的29.8%,全部火灾中重大火灾2起,全部为电气火灾,分别造成18人、10人死亡及多人受伤[1]。

防范和避免电气火灾的发生是建筑及其他专业电气设计中面临的一个重要问题。

美国等发达国家20世纪末发明电弧故障断路器(AFCI),可有效防护电气火灾。

美国国家消防协会(NFPA)得出,AFCI可以有效防范75%～80% 的电气线路火灾。

美国等北美的AFCI和中国及欧洲的电弧故障保护电器(AFDD)具有相同的电弧故障保护功能,本文统一为AFDD。

我国相关标准和规范也引入AFDD生产与应用要求,如GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》[2]、GB/T 31143—2014《电弧故障保护电器(AFDD)的一般要求》[3]及GB 14287.4—2014《电气火灾监控系统第4部分:故障电弧探测器》[4]。

相关规范标准的实施为AFDD的应用推广创造良好条件,但由于市场上AFDD 产品稀缺,如何在设计及工程中应用存在诸多问题。

本文分析了电气火灾发生原因及目前保护措施的局限性,介绍AFDD的原理、动作特性、应用场景,并结合工程中的应用案例进行说明。

故障电弧探测器是什么原理的应用1. 引言故障电弧是一种常见的电力系统故障，容易引起火灾和人员伤亡。

因此，研究和应用故障电弧探测器成为电力系统安全保障的重要方面。

本文将介绍故障电弧探测器的原理及其应用。

2. 故障电弧探测器的原理故障电弧探测器是一种能够快速检测和识别电力系统中发生的故障电弧的设备。

它基于电弧产生的特性来进行检测。

故障电弧通常具有以下特点： - 高频率：电弧产生时会发出高频率的信号； - 高能量：故障电弧会释放大量的能量，产生高温和高压； - 特定频段：电弧频率通常在几千赫兹到几百千赫兹之间。

故障电弧探测器利用这些特点，通过传感器感知电力系统中的电弧信号，并进行信号处理和判别，从而判断是否发生故障电弧。

3. 故障电弧探测器的应用故障电弧探测器的应用十分广泛，主要包括以下几个方面：3.1 家庭电路故障电弧探测故障电弧在住宅和商业建筑的电气系统中经常发生。

家庭电路故障电弧探测器可以及时检测到电力线路中的故障电弧，并通过触发断路器等主动保护装置来切断电源，防止火灾的发生。

3.2 工业电力系统故障电弧探测在工业电力系统中，由于电气设备复杂多样，故障电弧频繁发生。

故障电弧探测器可以有效地监测和识别这些故障电弧，及时采取措施来保护设备和人员的安全。

3.3 太阳能电力系统故障电弧探测太阳能电力系统中也常常发生故障电弧，例如光伏逆变器中的电弧。

太阳能电力系统故障电弧探测器可以帮助及时发现这些故障电弧，减少系统故障的风险。

3.4 铁路电力系统故障电弧探测铁路电力系统中的故障电弧可能导致列车事故和电力线路故障。

故障电弧探测器可以在铁路电力系统中快速检测到故障电弧，并触发相应的保护装置，防止事故的发生。

4. 总结故障电弧探测器是一种利用故障电弧产生的特性进行电弧检测和识别的装置。

它在家庭电路、工业电力系统、太阳能电力系统和铁路电力系统等领域具有广泛的应用。

通过使用故障电弧探测器，我们能够及时发现故障电弧，并采取相应的措施来防止火灾和事故的发生，保障电力系统的安全稳定运行。

电弧故障探测器工作原理
电弧故障探测器是一种电力设备，用于检测和识别电力系统中的电弧故障。

它的工作原理主要通过检测电弧故障产生的电流、电压和光强等信号来实现。

通常，电弧故障探测器会安装在电力系统中，在电器设备或电路上监测电弧故障信号。

当电系统中发生电弧故障时，电弧将产生一系列特征信号，如电流变化、频率特征、短时过电压和光辐射等。

电弧故障探测器会通过传感器收集这些特征信号，并将其传输到处理单元进行分析和判别。

处理单元使用算法和模型来检测和识别电弧故障的特征，确定是否为真正的电弧故障，并及时报警。

具体的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 传感器感知：电弧故障探测器使用传感器来感知电弧故障产生的信号，包括电流、电压和光强等。

2. 信号采集：探测器将传感器感知到的信号采集并传输给处理单元，通常通过模拟电路进行信号转换和处理。

3. 信号分析：处理单元对采集到的信号进行分析和处理，包括特征提取、频率分析和波形识别等。

4. 故障判别：利用算法和模型，处理单元对分析得到的信号进
行比对和判断，确定是否为真正的电弧故障。

5. 报警信号：若识别为真正的电弧故障，处理单元将触发报警信号，通知相关人员。

电弧故障探测器的工作原理基于电弧故障的物理特性和特征信号，高效准确地发现电力系统中的电弧故障，帮助提高电力系统的安全性和可靠性。

3电弧故障电路保护器AFCI与GFCI、LCDI的区别习羽公司的Cord AFCI产品，具有电弧保护和漏电保护2种功能，属于AFCI与GFCI的混合体。

AFCI是具有电弧保护功能，目的是预防电弧故障造成火灾；GFCI 是预防漏电造成的触电事故。

习羽公司的电弧故障电路保护器（即AFCI）的内部有MCU芯片、传感器等重要器件，可以正确无误的识别正常电弧和故障的电弧。

电弧分为正常电弧与故障电弧，故障电弧是指绝缘不良、接触不良情况下的电流击穿空气放电现象，一般存在于老化、破损的电线，连接不规范的电线以及虚接的连接处；正常电弧在日常生活中也很普遍，开关的断开闭合，插座的插拔，日光灯的启动，家电里继电器的启动等，都会产生电弧。

习羽公司AFCI产品的最大技术含量在于，可以识别正常电弧与故障电弧。

AFCI不需要限制外围设备，可以随意匹配电源线的种类，还可以探测负载内部产生的电弧故障，（比如：空调内部继电器）从而起到保护作用。

我公司的Cord AFCI具有以下五项主要特点、功能：1. 采用电子装置并通过软件识别并判断电弧故障。

2. 独特的脱扣装置，能有效地保证执行脱扣指令，保持正常运行。

3. 抗干扰能力（雷击、浪涌）和负载兼容性及抗过载能力强，保证各种环境下能正常使用。

4. 具有漏电故障保护功能。

5. 具有工作指示灯，方便客户辨别产品是否正常工作。

相对于电弧故障电路保护器（AFCI），漏电故障断路器（GFCI）只有漏电保护，只能对地短路故障（即L-G电弧）进行探测和保护，对与其它的L-N电弧和串联电弧，没有保护作用（具体请见以下图示）。

而电弧故障电路保护器（AFCI）同时可以检测火线、零线和地线上出现的漏电、电弧等隐患，并且及时保护。

LCDI（Leakage Circuit Detector Interrupter）即泄露电流检测断路器是按照美国标准UL1699设计的GFCI产品。

是一款专门适应于空气调节器（空调）的电源连接装置，LCDI泄漏电流超过预先设定值，LCDI保护装置将迅速跳闸，切断电源。

整理：张志阳空调电源插头中AFCI技术应用德州仪器半导体技术(上海)有限公司颜培荣错误电弧断路保护技术（AFCI技术）在家用空调电源插头上的应用是十分重要和必须的。

自2004年8月1日以后，在美国市场销售的家用空调要求必须带具有AFCI功能的电源插头。

不正确的空调电源插头保护技术的应用，将会直接损害消费者及空调生产厂商的利益，并影响到防火的安全。

美国德州仪器公司目前已经开发出了带有Arc ShieldTM 技术的空调电源插头。

本文将介绍AFCI技术的基本内容，并重点介绍AFCI技术在家用空调电源插头上的应用。

AFCI技术AFCI技术是一项最新的电路保护技术，其主要作用是为了防止一些由错误电弧而引起的火灾。

这些危险的电弧可能发生在家庭用的布线上、插头和插座连接时、以及家用电器内部的线束上或电器的电源线上等。

引发错误电弧主要原因是电线绝缘层的磨损或不良的电气连接。

美国消费品安全协会（CPSC）和美国国家消防协会的众多资料显示，由电弧导致的危险事件包括了火灾以及由此引起的死亡。

AFCI技术可以感应到由错误电弧引起的电流中不正常的现象。

由于许多正常工作中的瞬时现象或在实际运行过程中都会产生一些“好的”电弧 ( 如：触头连续性的断开和闭合，或马达起动瞬间)，因此，AFCI技术必需能够区别“好的”电弧和“坏的”电弧, 这样才不会导致失误或误动作。

有时许多负载运行时的电流信号也很容易被误认为是错误电弧，事实上它们是正常的电流波行（如调光器开关）。

因此，除了能分辨出“好的”电弧和“坏的”电弧外，AFCI 技术还需要能够在正常和非正常情况下迅速、有效地提供保护，同时防止误动作的发生。

以下列举了此项技术的关键要点。

UL1699标准AFCI技术在家电领域的应用是由UL1699标准来规范的，该标准发展于上世纪90年代, 用以识别由过电流产生的电弧而造成的家庭火灾。

传统的断路器可以对过电流提供保护, 然而研究发现在没有过电流发生的情况下，由小电流引起的错误电弧也有足够的能量引发打火，从而引起火灾。

431AFDD-32型电弧故障保护电器安装使用说明书V1.0江苏安科瑞电器制造有限公司Jiangsu Acrel Electric MFG.CO.,Ltd.申明版权所有，未经本公司之书面许可，此手册中任何段落、章节内容均不得摘抄、拷贝或以任何形式复制、传播，否则一切后果由违者自负。

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订货前，请垂询当地代理商以获悉本产品的新规格。

目录1概述 (1)2产品型号 (1)3技术参数 (1)4产品特性 (2)5安装与接线 (2)5.1外形及安装尺寸（单位mm） (2)5.2安装方式 (2)5.3接线说明 (2)6指示灯定义及按键操作 (2)6.1测量项目说明 (2)6.2指示灯定义 (2)6.3按键操作 (3)6.4产品使用说明 (3)7注意事项 (3)1概述AFDD-32型电弧故障保护电器（以下简称“保护器”）由小型断路器、脱扣结构、电弧检测模块组成，具有短路保护、过载保护和电弧故障保护的功能，用于额定电流32A 及以下的交流电路中。

线路绝缘层老化、破损及空气潮湿都容易产生故障电弧现象，保护器中的电弧故障保护单元能检测和辨别到线路中的串联电弧故障、并联电弧故障及接地电弧故障。

当检测到线路中存在故障电弧时会自动脱扣，切断电源，从而预防电气火灾的发生。

产品符合GB/T31143-2014《电弧故障保护电器（AFDD）的一般要求》。

2产品型号3技术参数壳架等级产品类型：安科瑞电弧故障保护电器4产品特性电弧故障保护电器动作判别的极限，分断时间极限值如下表所示。

试验电弧电流3A6A13A20A40A63A（有效值）最大分断时间1s0.5s0.25s0.15s0.12s0.12s试验电弧电流是试验电路中发生燃弧前的预期电流5安装与接线5.1外形及安装尺寸（单位mm）5.2安装方式35mm导轨安装，可加固定端子进行固定。

5.3接线说明6指示灯定义及按键操作6.1测量项目说明可检测电路中的故障电弧、短路和过载，当输入信号达到报警设置时，发出光报警并且切断电源。

afdd的工作原理
AFDD（Arc Fault Detection Device）的工作原理主要基于对电路中电流
和电压波形的监测。

当AFDD检测到异常的电弧行为时，它会迅速切断电源，防止火灾的发生。

具体来说，AFDD主要由电源模块、信号调理模块、脱扣模块和通信接口模块组成。

电源模块负责向AFDD内部的各模块供电。

信号调理模块则处理主电路中的电流信号，经过放大、整流、滤波后送至单片机处理。

当检测到故障信号时，脱扣模块的工作机构会接收信号并控制触点切断回路，使主电路由电磁机构分离，从而切断电源。

此外，通信接口模块可以实时传输电流、电压、电流相位、电弧信号等数据到终端计算机，实现远程监控。

以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关资料或咨询专业人士。

AFDDLE 带漏电保护的电弧故障保护电器使用说明书目录1主要用途及适用范围 (1)2 产品特点、型号及含义 (1)2.1产品特点 (1)2.2产品型号及含义 (1)2.3面板介绍 (1)3 正常工作条件和安装条件 (3)4 正常贮存和运输条件 (3)5安装及接线 (4)5.1安装示意图 (4)5.2接线示意图 (4)6技术特性 (5)6.1分类 (5)6.2主要技术参数 (5)6.3主要技术性能 (5)7 外形及安装尺寸 (6)8 安装和使用（维护） (7)9 测试和故障诊断 (8)10 注意事项 (8)11 开箱检查 (9)12 公司承诺 (9)1主要用途及适用范围带漏电保护的电弧故障保护电器（以下简称AFDDLE）是一种具有过载、短路、电弧故障和漏电保护等保护功能的小型断路器，由小型断路器和电弧故障保护模块、漏电保护模块拼装而成，其适用于交流50Hz，额定电压230V，额定电流20A及以下的电路中，用来对人的间接接触保护，对建筑物及类似用途的线路进行过电流保护，同时可以提前检测到因电器装置破裂或电线老化等引起的很多火灾风险，对接地电弧故障、并联电弧故障和串联电弧故障进行保护。

AFDDLE能够在人身安全防护基础上，兼顾电气火灾防护，且具备故障指示功能，可区分电弧和漏电故障。

本产品具备过载、短路、漏电、电弧保护功能，能够提供全面的终端用电安全保护。

2 产品特点、型号及含义2.1 产品特点a) 过载保护；b) 短路保护；c) 漏电保护；d) 串联电弧故障保护；e) 并联电弧故障保护；f) 接地电弧故障保护；g) 多种电流规格。

2.2 产品型号及含义2.3 面板介绍图1 面板介绍说明：1额定剩余接通分断能力2额定电压及频率3认证标志4符合标准5电源端6公司商标7产品型号8电流规格（脱扣类型+额定电流）9分断能力10闭合断开指示11 N极指示（1P+N）12负载端13额定剩余动作电流 14 电弧故障指示窗15测试按钮16接线图注：正常分合闸手柄时，如指示窗不同步运动，请停止使用。

家用电弧故障保护电器发展综述刘金琰;季慧玉;黄武杰;周积刚【摘要】电弧故障保护电器（AFDD）能有效防止电弧故障引起的电气火灾。

介绍了AFDD的作用、保护特性及AFDD在国内外发展情况,包括北美、欧洲和中国标准法规情况及产品应用情况。

介绍了电弧故障检测技术及试验设备,并展望了AFDD的技术及应用发展前景,对行业发展起到了一定的指导作用。

【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】6页(P1-6)【关键词】电弧故障保护装置;故障电弧;电气火灾;剩余电流保护;过电流保护【作者】刘金琰;季慧玉;黄武杰;周积刚【作者单位】;;;;【正文语种】中文【中图分类】TM5610 引言随着社会发展、科技不断进步和城镇化进程的不断加快，现代化程度越来越高，但电气设备、通信设备等应用越来越多，家居及办公条件不断得到改善和提高，电气火灾造成的损失也越来越大。

据中国消防年鉴统计，我国电气故障原因引发的火灾占总火灾损失的33%以上，是发达国家的数倍。

从近期国内外火灾成因统计得出，故障电弧是引起电气火灾的主要成因［1-2］。

这是由于目前的传统保护电器，如断路器、熔断器、剩余电流动作保护器(ResidualCurrentOperated Protective Device，RCD)都只能对如过载、短路和接地故障电流提供保护，而对故障电弧无法检测，因此对故障电弧引起的火灾无法提供保护。

这就存在用电保护漏洞，对人类的财产及生命安全造成极大危害。

电弧故障保护电器(Arc Fault Detection Device，AFDD)是新型的防火灾保护电器，能检测电气线路中的故障电弧，并在引发电气火灾之前切断电路，能有效防止由于线路绝缘老化或接触不良产生的串联电弧、线路和线路之间以及线路对地之间故障产生的并联电弧所引发的电气火灾，可以弥补用电保护漏洞。

传统保护电器和AFDD的共同应用，将提供完整的火灾保护措施，对保护人身安全和财产安全具有重大意义。