1、AFCI-40A故障電弧斷路器技術參數:

2、 電氣火災 的類型

為了研究我國火災事故發生的特點,采用統計學方法從事故發生起數、傷亡人數、財產損失、區域、城鎮鄉對比、事故等級、事故起因、發生事故時間、事故場所情況等方面進行了分析。結果表明:2013～2016年全國火災事故起數與傷亡人數呈下降趨勢,較大及以上火災事故起數逐年減少；東部地區火災事故起數最多,東北地區最少；城鎮鄉分布大體均勻；1～3月份是全國火災事故高峰期；住宅及宿舍火災造成的傷亡人數遠遠超出其余場所,問題突出且近年來沒有明顯改善的趨勢。基于這些特點提出減少我國火災事故相關措施和建議。

電氣火災一般是指 由于 電氣線路 、用 電設備 、器

具 以及供配 電設備 出現故 障性釋放 的熱能 (如 電器故

障引起 高溫 )，電弧 以及非 故障性 釋放 的能量 (如 電

熱器具 的熾熱表 面)．在具 備燃燒條 件下 引燃本體或

其他可燃物而造成 的火災 。

3、 電氣火災的重要誘 因 —— 故障 電弧

3．1 故障 電弧

電弧是不同電位的導 電體 ，非接觸 放 電的產 物 ，廣 泛存 在于 配 電系統 中 。公 安部 消 防局 火災 數據 顯示 ，電氣火災 中，電氣聯結松動 、絕緣老化 以及材料故 障等約 50％ 的故 障 ，是 斷路器等傳 統 電氣 保護元件 不能有效保護并可能 引起火災 的電弧類故 障。美 國火災保護 協會 的統計資料 顯示 ：“電氣問題是引起火災的第 二大元 兇 ，故 障電弧又是 電氣火災 的重要誘 因之一 。”美國 NEC (NationalElectricalCode)資料顯示約有 40％ 的住宅火災是 由故障 電弧引起的 。美 國州消 防署 署長全 國協 會 (NASFM)在 電氣 火 災原因調查研究報告 中也指出 ．故障電弧引發 的火災 占電氣火災的 83％。

3．2

故障電弧的產生及危害

電弧是一種氣體放電現象 ．是 電流擊穿 絕緣介質所產生 的瞬間火花 ，特點為溫度高。電弧放 電時 ，會產生大量 的熱 ，伴隨高溫殘渣濺射 ，極易引燃周 圍的易燃易爆 品 ，造成火災甚至爆炸 。經測試發現 ，略大于 0．5A的電流所產生電弧的溫度就可高達 3000oC，足 以引 燃 任 何 可 燃 物 。而且 電 弧 的 維 持 電壓 低 至20V時仍可使 電弧 連續穩定 地存 在 ，是建 筑 電氣 火災點火源 的主要起 因。

4、國外相關標準及應用

國外 使用 故 障 電弧 保 護裝 置 的時 間并 不長 ，美國最早 開 始 使 用 的故 障 電 弧斷 路 器 (AFCI-40A)也 只有20年左右 。AFCI-40A經在住 宅 中使用后 ，被認 為對 電氣

火災防護有效 ，1999年美 國 UL制定并頒 布 了故 障電弧保護 的第 一部標準 ：UL 1699 (故障 電弧斷路器標準 )。美 國國家 電氣規 范 (NEC)2002版制定 了故 障

電弧保護使用 的強制性規定 (NEC 2002—210．12A、B)：① 所有在臥室內安裝的支路 ，都要安裝故障電弧斷路器 ，以保護整條支路 ；② 單相電源線加插頭連 接 的 室 內空 氣 調 節 器 需 要 安 裝 電 弧 保 護 裝 置 。NEC 2008(210．12B)版擴大 了故障 電弧斷路器使 用范 圍，要求所有 分支 電路 都要安裝故 障電弧斷路器 。2003年 ，美 國國消防協會 (NFPA)對 安裝故障 電弧斷 路器 作 出 了以下結 論 ：故障 電弧 斷路器 可以 防范 75％ 一80％ 的 電氣 線路 火災 。2004年 8月1日后 ，美 國要 求 在市 場銷 售 的家 用 空調 必 須帶 具有 電弧保護 功能 的電源 插頭 。2007年 。美 國 電氣 制造 商 協會 (NEMA)發 布 《電弧故 障斷 路 器提 高 家居 安全 》 白皮 書 ，該 白皮 書認 為 電弧故 障斷路 器 能在 火 災起 始 階段 就 阻 止其 發 生 ，是 “防 患 于未 然 ”的技術 。2014年 ，美 國 UL 474要求 2017年 以后 銷往 北美 的除 濕機 必須 裝配帶 故 障 電弧防 護功 能的保護器 。相 比美 國對故 障 電弧 斷路 器 的應用 ，直 到 2013年歐洲 國際 電工 委員會才推 出故障 電弧的 防護 標準 ：IEC62606—-2013(Generalrequirementsforarcfaultdetection devices)。亞洲的許多國家對電弧檢測 和保護的研究相對起步更晚 。也正在進行故障電弧防火技術標準起草。

5、國內相關標準

隨著設計 標準 GB 50116—2013《火災 自動 報警系統設計規 范》的出臺 ，我 國相關部 門相 繼制定 并發布 了與故 障 電弧檢 測 有關 的 2個 國家標 準 ：GB／T31143—2014《電弧故 障保護 電器 (AFCI-40A)的一 般要求 》 (2015年 4月 1日實 施 )；GB 14287．4—2014《電氣火 災 監控 系統 第 4部分 ：故 障 電弧探 測器 》(2015年 6月 1日實施 )。上 述標準 的技 術性 能和相關檢測 方法 目前適 用于額定 電壓不超過 240V、額定電流 (，n)不超 過 63A、末端安裝的 AFCI-40A產 品。

6 國 內外故障 電弧保護技術發展現狀在 國外 ，美 國最 先提 出了 電弧 防護技術 ，伊頓 、西 門子 、德 州儀器 、施 耐德 、G  E公 司也相應 推 出了故障 電弧防護產 品 (AFCI-40A)，但 是這些產 品僅適 用于北 美 電網 AC120 60Hz．而且產品 的高誤報 率也阻礙了故 障 電弧 產 品 的發 展 。韓 國 K E S CO公 司 推 出 了AFCI-40A產 品 ，但 也僅 生產 適用 于 120V 60Hz線 路 的產品 ，不適合 中國國情 。在 國內。研究適用于中 國市場的故障 電弧保護產品也 剛剛起步 ．有十幾 家公 司正在進 行產品的開發 ．雖 然大多還 沒有成 熟 的產 品推出市 場 ．但 已有一些公 司從故 障 電弧 的起因出發 ，通過 對故 障電弧檢測 信號 源 、低壓 配電線路 系統傳輸 函數 、故 障 電弧信號衰減理論 、可靠性 、采樣互感 器等 一些列研究 與試驗 ，找 出了故 障電弧 的有效判 據 ，開發出了高 可靠性 AFCI-40A產 品。

7、2013年，IEC國際電工委員會和中國低壓電氣標委會推出對應的故障電弧斷路器(AFCI-40A)國際和國家標準，國家消防總局推出故障電弧探測器(AFCI-40A)國家標準，推動我國對該技術在低壓電器、電氣消防監控領域的研發。

2016年，我們團隊在國內率先研發成功了實用智能型故障電弧保護技術，具有完全國內知識產權，且特別適合中國的電網國情，當前處于國內領先水平。

 可以預見，在不久的將來，國內外所有的低壓電氣線路、家用電器產品都會積極采用成熟可靠的故障電弧保護技術（裝置）——就像采用短路保護器、過載保護器和漏電保護器一樣，成為低壓電網和電器用電安全領域的基本裝備。

8、 結 語

為了使 AFCI-40A產品順利通過試驗， 更好地進入 市場， 還需要完善下述兩方面的工作： 一方面完善 電弧檢測算法。由于電弧波形的復雜性 ，目前的算 法或多或少都存在不同程度的缺陷， 可通過對具體 試驗數據的分析來嘗試新的算法或綜合 已有的算 法來更好地解決 電弧判斷的問題。另一方面解決 產品誤動作高的問題。防止誤動作是 AFCI-40A技術 的重要課題， 若 AFCI-40A誤動作而影響電器設備的正 常運行， 那就失去了保護電路的意義。只有很好解 決了這些問題， AFCI-40A才能得到市場認可。