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电弧故障断路器可防范 75%电气线路火灾

发布时间:2018-11-08

据公安部消防局公布统计数据显示,2018年1至8月,全国共接报火灾16.61万起,亡933人,伤560人,直接财产损失20.53亿元,其中因电气引发的火灾占比高达34%。随着社会的不断发展,电气化程度越来越高,电气火灾的防控便成为了重中之重。

故障电弧是电气线路中最常见的安全隐患。因其能量大,温度高等特性,十分容易引起火灾,危害性巨大。虽然传统的断路器可以对漏电、过流和短路等险情进行保护,但许多严重的火灾事故却是由低于额定电流的故障电弧所引起的,传统的断路器根本无法起到防护作用。因此故障电弧成为了电气火灾防控领域中的一大难题。在此背景下,AFCI技术应运而生,为故障电弧的检测与防范找到了行之有效的解决方案。

 

AFCI是什么?

AFCI是英文“ArcFaultCircuitInterrupt”的缩写,中文译为“电弧故障断路器”。传统的断路器只对短路和过流起到保护作用,普通的漏电保护开关RCD(GFCI)也只对“相/地”或“零/地”起到保护作用,二者对“相/零”间的故障电弧的防护却无能为力。

 AFCI技术是一项最新的电路保护技术,可在传统断路器的基础上,对“相/零”和“相/地”间的故障电弧起到保护作用。故障电弧的高发点一般位于电气布线、插头与插座连接点及电器内部的线束、电源线等位置。当故障电弧发生时,电弧可以在瞬间产生大约4000℃的高温,极易点燃附近的易燃物,引发电气火灾。

 

美国电气火灾和AFCI情况

在美国,根据CPSC(美国消费品安全委员会)1998年的统计,每年由于配电线路老化引起电弧造成的火灾有超过40000起,造成直接经济损失$16.8亿美元。美国州消防署署长全国协会(简称NASFM)在后来的电气火灾原因调查研究报告中指出,故障电弧是引发电气火灾的主要原因,占比高达83%。

为了有效减少电气火灾,NEC2002(美国电气规范)要求在新旧民宅的卧室中安装AFCI断路器和AFCI墙插座。由于安装后作用明显,NEC2008增加了AFCI的使用范围,要求分支电路也必须安装故障电弧断路器AFCI。

美国国家消防协会(NFPA)在2003年对安装AFCI的经济情况做出了结论:AFCI可以防范大约75%-80%的电气线路火灾,据NFPA估算,全美民宅装设AFCI所花费的成本与假设未装设AFCI可能造成的火灾预估损失相比较来看,在AFCI寿命期(20-30年)内可以节省大约双倍的成本投入,可以给全美带来巨大的社会效益。

 

我国电气火灾的发生几率更高

据我有关部门统计,我国由于电路老化所引起的火灾在所有火灾事故中占比最高,电气火灾发生数量更是美国的3倍。由于电气线路分布不合理、电器质量参差不齐等原因,导致我国电气火灾的发生几率更高。再有,我国使用的是220V标准电压,而美国只有110V,电压越高产生故障电弧风险就越大,严重增加了我国发生电气火灾的风险。

 

 

 

电气电弧知识

电弧的产生: 当电气线路绝缘老化,破损,接插件虚接,线路虚接,短路都会发生故障电弧,(弧光放电)即使在额定电流范围内也会有电弧发生,发生电弧的同时会产生热,(大于3000度)足以点燃附近的可燃物。

线路上的电弧可分为两种:一种是正常的操作弧,也称‘好弧’,另一种是故障电弧,可称‘坏弧’。

1,好弧是指当电机旋转产生的弧,如电钻,吸尘器等。另外当人们开关电器,插拔电器时产生的弧也是好弧

2,坏弧是故障电弧,故障电弧的类型基本上可分三类,A类B类和C类。A类称串型电弧,B类称并型电弧,图示如下:

C类是火线和零线对地的故障电弧(漏电),由于我们的电气保护一般均带漏电保护器,所以C类电弧可以有效防范。(在接地完好的情况)

 

 

美国的UL1699标准介绍

UL1699是规范AFCI的美国标准,UL1699发展于上世纪90年代初,用以识别过电流和短路产生的电弧造成的家庭火灾。但研究发现在没有过电流发生的情况下由小电流引起的故障电弧也有足够的能量引发打火从而引起火灾。

UL1699的规范可分成三种电弧测试方式:电弧检验测试,误动作测试,和负载起动测试。最初UL1699起草时,重点是防止普通负载(如电机、灯、电子控制系统等)在非错误电弧发生时的误动作。如今随着AFCI技术强制在家用空调电源插头上的应用,使得AFCI技术既要能符合UL1699的安全规范,同时又要能满足空调运行条件的要求(我们称之为品适用性),然而目前UL1699对于产品适用性这一点并无要求,但在产品实际使用中这点却非常重要。

根据UL1699的标准,在AC线路上,AFCI要识别好弧坏弧,当AFCI在0.5秒内察觉到8个半周的故障电弧《坏弧》信号时,断路器执行脱扣,及时切断AC线路。

另外在发生好弧时,如,电钻,电机启动,不可误动作,现UL1699的2008版已经出版。