电弧故障保护电器（AFDD）电弧故障动作特性试验方法的探讨
电弧故障保护电器的设计运用
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。
低压交流串联故障电弧检测概述
低压交流串联故障电弧检测概述摘要：据应急管理部消防救援局火灾统计数据显示，2012—2018年，全国平均每年有约8．9万起电气火灾事故发生，在所有类型火灾中排名第一，占全国火灾总数的33．43%，重特大火灾中更是占到75%。
电气火灾的发生造成了极大的人员伤亡和经济损失。
大量研究数据表明，低压配电线路的故障电弧是引起电气火灾的最主要原因。
关键词：低压交流；串联故障电弧；检测引言电弧故障保护电器（Arc Fault Detection Devices，AFDD）是一种新型用电线路保护装置。
其主要功能是检测和辨别危险的接地电弧故障、并联电弧故障和串联电弧故障，并及时驱动使电流断开的装置，避免发生电气火灾。
AFDD装置的电弧故障检测识别技术对于电网的交流配电保护起到了关键作用，将来也为直流领域、智能城市、航空航天电气系统以及油电混动新能源车及电气系统的直流电弧故障检测提供有效保护。
1典型串联型故障电弧电流波形分析选取三相异步电动机和工控机2个典型负载进行串联型故障电弧模拟实验，其中三相异步电动机为线性负载中阻感性负载，工控机为非线性负载。
实验中采集的典型负载在线路正常运行和发生串联型故障电弧时的电流波形如图1所示。
在线路正常运行时，三相异步电动机电流波形具有周期性，近似为正弦波；在线路发生串联型故障电弧时，三相异步电动机电流波形在过零点处出现了明显的“零休”现象，整体波形发生了一定程度的畸变。
工控机由于本身的非线性负载特性，其在线路正常运行时的电流波形便有明显的“零休”现象，但仍具有周期性；在线路发生串联型故障电弧时，工控机电流波形在过零点处出现了大量毛刺，整体波形发生了较为严重的畸变。
图1典型负载在线路正常运行和发生串联型故障电弧时的电流波形2低压交流串联故障电弧检测2.1基于电弧物理特征的检测方法电弧燃烧时伴有的弧声、弧光、温度、压力等物理现象通常被用作故障诊断的依据。
国内外相关学者已经研制出一些利用电弧的光学、电磁辐射等特性来检测故障电弧的方法。
关于检测低压故障电弧的初步研究
关于检测低压故障电弧的初步研究摘要：低压故障电弧有引发火灾的危险，所以检测故障电弧是必要的。
随着电力电子技术在低压领域的广泛应用，一些电器正常工作时的电压电流特性与故障电弧的典型特性相似，给检测工作带来了难度。
研究调光灯及开关电源的工作原理可以发现，通过分析回路中电压电流在某些频率点的相位信息，可以有效判别是否发生了故障电弧。
关键词：电弧；电弧检测；故障引言电弧故障断路器（arcfaultcircuitinterrupters，ProjectSupportedbyChineseUniversitiesScientificFundProjects（2016XD002）.AFCI），又称电弧故障保护电器（arcfaultdetectiondevice，AFDD），是一项新型电路保护技术。
AFCI装置的电弧故障检测识别技术，弥补了过流、过载断路器和短路保护装置在低压电弧故障保护方面的不足，是低压交流配电网安全防护系统的重要环节，同时也是未来直流微电网、智能楼宇、航天电气系统和混合动力汽车及其电气负载中直流电弧故障防护的有效手段，保障系统安全，避免电气火灾，引起了广泛关注。
近年来，国际上制定了一系列关于AFCI技术行业标准。
美国在标准UL1699中规范了家电领域中AFCI技术的应用，在美国全国电气条例（NEC）中针对电弧故障防护装置的安装，明确了多项强制性措施。
国际电工委员会（IEC）于2013年7月形成一份国际标准IEC62606：2013《电弧故障检测电器（AFDD）的一般要求》。
2014年，国家正式发布了国家标准GB/T31143—2014《电弧故障保护电器（AFDD）的一般要求》。
当前，国家新一轮农网改造升级工程已启动，对低压配电网的电气安全提出了更高的要求，低压电弧故障防护技术得到不断重视与发展。
同时，随着能源互联网及其框架下微电网、智能电网的迅速发展，直流及交/直流故障电弧检测技术成为了研究重点。
电弧故障保护电器(AFDD)串联、并联电弧故障试验及抑制性负载屏蔽试验方法
电弧 故 障检 测 技 术专 辑
·检测与试验 ·
电弧故 障保 护 电器 （ＡＦＤＤ）串联 、并联 电弧 故 障试 验及抑制性负载屏蔽试 验方法
吴 艾 伦 （上 海 电器设备 检 测所 ，上 海 ２０００６３）
摘 要 ：ＡＦＤＤ经常会 因为测试场 地 、测试 负载的不 同 ，而无法准 确地 识别 每一次 故 障电弧 或者发生误脱扣现 象 ，导致 试 验失败 。针对 这一 情况 ，对 电 弧故 障保 护 电器 的串联 、并联 电弧故 障试 验及抑制 性负 载屏 蔽试 验方 法进 行探 讨 ，可 为检测 机构 以及 生产企 业提供 一些参考 。
Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａ ＦＤ Ｄ ； ａｒｃ ｆａｕｌｔ；ｉｎｈｉｂｉｔｉｖｅ ｌｅａｄ ；ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｔｅｓｔ； ｔｅｓｔ ｍ ｅｔｈｏｄｓ
０ 引 言
电气 火 灾事 故 呈 逐 年 上 升 态 势 ，根 据 相 关 统
计资 料显 示 ，其 中有 Байду номын сангаас 近 ５０％ 的 电气 火灾 事 故 是
由于线路 老 化 、绝 缘 层脱 落形 成 电弧故 障 引起 的 ，
造成 的人 员 伤 亡 、财产 损 失 不 计 其 数 。串联 电弧
由于故 障阻 抗而 降低 负 载 电 流 ，目前 主要 用 于保
护 电气 线路 的剩余 电 流保 护器 、断路 器 以及 熔 断
器 无法 对 串联 故 障电弧 起 到有效 的保 护 作用 。电
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ａｂｏｕｔ Ｓｅｒｉｅｓ ａｎｄ Ｐａｒａｌｌｅｒ Ａ ｒｃ Ｆａｕｌｔ Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｉｎｈｉｂｉｔｉｖｅ Ｌｏａｄ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ ＡＦＤＤ
AFCI(AFDD)故障电弧断路器(探测器)
AFCI（AFDD）故障电弧断路器（探测器）田新疆 高级工程师 2013年 6月7日2013-6-81电弧故障断路器（AFCI）是一种能够侦测故 障电弧并及时切断电源防止起火的电气线路保护 装置。
美国国家标准(ANSI)，于1999年２月26日起草 并执行第一版本的UL1699电弧故障断路器的标准； 于2002年７月15日通过了修订版并被批准为 ANSI/UL 1699-2002，第二版为2006年４月７日执 行的ANSI/UL 1699-2008。
从2002年开始在美国家 庭强制执行。
Outbreak of a fire due to serial arcs据美国消费产品安全委员会统计报道，在美国每 年有超过332,000起家庭火灾发生，20%以上的火灾 是因用电系统的原因而导致的，用电系统火灾导致 每年接近400人死亡，2,200多人受伤及10亿多美金 的损失。
在配电网路中，传统的断路器虽可以起到 短路保护和过载保护，漏电断路器还兼有漏电保护 功能，但对于引发火灾的故障电弧，断路器起不到 保护作用。
从20世纪末期到21世纪初，美国GE、EATON，德国 Siemens、法国Schneider等电器公司相继推出故障电 弧断路器产品Arc-Fault Circuit Interrupters（以 下简称AFCI），其检测精度、分断性能等综合技术性 能逐渐提高。
为了保障人们的生命和财产，1999年美 国国家电气标准委员会（National Electrical Code ）经过两次商讨后采纳了美国国家防火协会提出的变 更内容，要求：卧室内所有125V的分支电路，单相 15A和20A输出接口都应该安装通过UL检测的AFCI来对 整个分支电路提供保护，同时要求自2002年1月1日起 执行。
目前，国内市场上出现的类似产品，主要是 用于配套出口空调等电器使用的插头、插座产品； 用于支路/馈路、输出回路的故障电弧断路器产品 在国内还未出现，国内主要的低压电器厂商也在密 切关注AFCI产品的动向。
电弧故障保护电器测试中提高电缆碳化成功率的方法研究
摘 要 ：电弧故 障保护 电器的产 品测 试 中 ，电缆 碳化 通道 的质量 直接 影响试 验效 率 以及试验结果 的可靠 性 。然 而 电缆 碳化 通道 的一致性 较低 、随机性 较 大 ，使 得 电缆 碳化通道 的成 功率难以得到保证 。提供 了一种提 高电缆碳 化通 道成 功率 的方法 ，将碳 化通道 电缆制作过程 中的切割步骤加 以研 究分 析 ，将 无法精确 测量 的爬 电距离 量化为 适 当的弯折 角度 ，并通过测 量第二 步碳化 中特定 条件 下流 过碳 化通 道 的电流 （以下称 判定 电流 ）大小来表征标 准中停止 冒烟 的现象 ，两种 量化 指标 数据互 相 印证 。通过所 提方法 找出对 应的弯折角度 以及判定 电流就能 提高 电缆碳 化通 道 的成功率 ，从 而提高 测 试 效 率 。
付凯亮 （１９９０一 ），男 ，工程 师 ，主要从事低压电器产品测试工作 。
金 辰 （１９８８～ ），男 ，工 程 师 ，主 要 从 事 低 压 电 器 产 品 测 试 工 作 。
５４ ·－· 测技 术 专辑
电器与能效管理技术（２０１８Ｎｏ．１０）
ｌ 故 障 电弧模 拟 方 法
故 障电弧 的模 拟有 两 种方 法 。一 种方 法 是 使 用 电弧发生器 ，如 图 １所示 。试验 时调 节 电弧 发生 器 两个 电极 之 问的距 离使其 产生 电弧 ，电弧发 生器 所产 生 的电弧不产 生碳化路 径 ，与实 际 电气火 灾 中 产 生的 电弧 有所 区别 。因此 ，在实 际产 品研发 过程 中不 能仅使用 电弧发 生器来模 拟 电弧故 障。
Ｊｕａｎ Ｃａｒｌｏｓ Ｍｉｃｏ， ＦＵ Ｋａｉｌｉａｎｇ， ＪＩＮ Ｃｈｅｒｔ， ＸＵＥ Ｙａｎｈｏｎｇ
［Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ（Ｃｈｉｎａ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ］
低压电器装置电弧故障的研究
低压电器装置电弧故障的研究付维涌 柳松（遵义市产品质量检验检测院）摘 要：本文旨在开发一种能够检测低压装置中电弧情况的技术，该项技术可以加强对低压装置的电气火灾保护。
本研究涵盖了行业中使用的标准测试方法的管理、技术的操作环境以及实际串联电弧故障的检测方法，以便更好地了解影响两种应用的因素。
本文提出了一种可作为替代测试手段的实施方法，该方法可以更好地观察串联电弧的发生、稳定性和结果。
关键词：低压电器；电弧故障；实验验证；测试手段０ 引言随着电力设备的快速发展和广泛应用，低压电器装置的电弧故障也随之增多。
电弧故障是指电气设备中出现的电弧现象，可以导致电气设备损坏、火灾、甚至人员伤亡。
对于电弧故障的研究具有重要意义。
首先，了解电弧故障的发生机理可以帮助工程师设计出更安全可靠的电气设备；其次，研究电弧故障的特性和行为可以帮助人们更好地理解电弧现象，为电力系统的运行和维护提供重要参考；最后，针对电弧故障进行研究，可以促进电气设备的安全技术和故障处理方法的进一步改进［１ ３］。
在本工作中，使用了一种新的方法来评估２２０Ｖ交流电下电弧故障的严重性。
该实验用广泛的ＰＶＣ帘线类型进行，为了在低压下获得稳定的电弧而不发生高压碳化，只切割了一根导线，并用机电系统控制产生的电弧间隙。
传感器用于捕捉电弧的信息，包括电弧电压、电流、能量、电弧稳定性以及火焰发生。
在本文中研究了电弧的发生、稳定性和结果，重点分析了负载电流对电弧的影响及评价方法。
１ 程序设置电能的利用伴随着过载、短路、接地泄漏、电弧故障的风险，以及破坏基础设施和间接影响安全的可能。
保护装置（如熔断器、微量元素控制板和刚性辐射防护装置）被广泛应用，以改善电力装置的安全性。
保险丝和多氯联苯可以防止过载和短路，从而减少火灾的风险。
剩余电流装置可以检测由绝缘缺陷或误接触带电部件而造成的电流泄漏，从而增加安全性。
本文切割长度为１５ｃｍ的绳索，在露出单根电线的每一端剥去外部绝缘层２ｃｍ，每根电线的绝缘层剥离长度为１ｃｍ。
电弧故障断路器检测技术及相关标准要点
电弧故障断路器检测技术及相关标准时间：2014-01-06 09:37 来源：低压电器杂志编辑：魏志娟作者_周积刚/刘金琰上海电器科学研究院摘要：本文在对电弧故障检测技术分析及相关标准研究的基础上，提出了终端电路用电弧故障断路器的关键检测技术、主要性能要求和试验方法。
关键词：电弧故障断路器(AFDD) 检测技术电压波形电流波形标准电弧故障动作特性串联电弧故障试验并联电弧故障试验屏蔽试验误脱扣试验碳化通道电缆试品电弧发生器The Detection T echnique and Related Standard for Arc Fault Detection DeviceZHOU Jigang，LIU Jinyan(Shanghai Electrical Apparatus Research Institute, Shanghai 200063, China)Abstract: Based on research of the detection technique and related standard for Arc Fault Detection Device, the text puts forward the key detection technique, performance requirements and test method of Arc Fault Detection Device used in terminal circuit.Key word: arc fault detection device(AFDD); detection technique; current waveform; voltage waveform; standard; operating characteristics; series arc fault tests; parallel arc fault tests; masking test; unwanted tripping test; preparation of the cable specimens; arc generator1 概述用电引起的电气火灾逐年上升，已成为引发火灾的最主要原因。
电路中的电弧故障检测与保护
电路中的电弧故障检测与保护在电力系统中，电弧故障是一种常见但危险的现象。
当电气设备或线路发生故障，电弧可能会产生高温、高能量的电弧火焰，引发火灾甚至爆炸。
因此，电弧故障的检测与保护成为了电力系统的重要环节。
本文将介绍电路中的电弧故障以及相应的检测与保护方法。
1. 电弧故障的特点电弧故障是一种发生在电路中的短路故障，其特点包括：- 高温高能量：电弧火焰温度可达到数千摄氏度，并释放出巨大的电能。
这使得电弧故障具有极高的破坏力，能够引发火灾和电器设备损坏。
- 持续性：电弧故障一旦形成，会在电路中持续存在，并通过电离空气等方式，保持着电流的通路。
- 电弧形态：电弧火焰形态多样，可分为立式电弧和水平电弧。
立式电弧常见于低电压系统，水平电弧则多见于高电压系统。
2. 电弧故障的检测方法为了及时发现和定位电弧故障，以下是几种常用的电弧故障检测方法：- 光学传感器检测：利用光学传感器检测电弧火焰的可见光和红外辐射，当光强超过设定阈值时，可判断出电弧是否存在。
- 声学传感器检测：电弧故障会产生特定频率的声音，在电路附近布置声音传感器，当检测到特定频率的声音时，可判定为电弧故障。
- 电流变化检测：电弧故障会引起电路电流的异常变化，通过监测电流的大小、频率和波形等特征参数，可以判断是否存在电弧故障。
- 成像检测：利用红外成像技术，通过观察电路附近的温度变化，可以检测到电弧故障的存在。
3. 电弧故障的保护方法当电弧故障被检测到后，需要及时采取措施以防止进一步的损害，以下是几种常用的电弧故障保护方法：- 电弧灭弧器：通过提供足够大的短路电流，使电路中的电弧迅速熄灭，防止火灾蔓延，并保护设备免受损坏。
- 电弧探测器：通过检测电弧故障的存在，及时切断电路供电，防止电弧蔓延和扩大，保护人员和设备的安全。
- 地面故障保护：电弧故障通常伴随着设备或线路的短路故障，通过有效的接地和差动保护装置，可以迅速切断故障电路，防止电弧产生。
- 定位与排除故障源：当电弧故障出现时，及时定位故障点，并采取合适的修复措施，以保持电力系统的正常运行。
电力系统中的电弧故障分析与处理研究
电力系统中的电弧故障分析与处理研究电力系统是现代社会的基础设施之一，为各个行业提供了稳定的电力供应。
然而，电力系统中偶尔会出现电弧故障，给电力运行带来一定的风险和不便。
因此，对电弧故障的分析与处理研究显得尤为重要。
本文将从电弧故障的定义、原因分析、故障检测与处理等方面进行探讨。
一、电弧故障的定义电弧故障是指在电力系统中，电流通过不正常的通道，如气体间隙或绝缘出现破损时，电流产生放电现象。
电弧产生的高温、高能量释放和气体产生的冲击波，可能造成火灾、设备损坏甚至人员伤亡。
二、电弧故障的原因分析1. 环境因素：环境温度过高或过低，湿度过大或过小，都可能导致电弧故障的出现。
2. 设备故障：电力系统的设备老化、绝缘损坏等都可能引起电弧故障。
3. 人为因素：错误的操作、不当的维护保养等人为因素也是电弧故障的常见原因。
三、电弧故障的故障检测与处理1. 故障检测：a. 热成像检测：通过红外热像仪检测设备表面温度来发现潜在故障点。
b. 听声检测：采用超声波检测技术，通过检测电弧故障产生的声音来确定故障位置。
c. 离线分析：对电力设备进行定期的离线检测，通过分析采集的数据来发现潜在的电弧故障。
2. 故障处理：a. 隔离故障点：一旦发现电弧故障，应立即隔离故障点，切断电流供应，避免扩大事故范围。
b. 更换损坏部件：对于损坏的设备或部件，应及时更换，确保电力系统正常运行。
c. 强化维护保养：加强设备维护，防止设备老化和绝缘破损。
四、电弧故障分析与处理的挑战在电力系统中，电弧故障的分析与处理面临一些挑战。
首先，电弧故障往往发生在设备内部，不易直接观察和检测。
其次，电弧故障过程瞬间产生极高的能量，给安全处理带来困难。
此外，电弧故障的原因多种多样，需要综合考虑多个因素进行分析与处理。
近年来，随着科技的不断发展，电弧故障分析与处理的技术手段也在不断更新。
例如，借助无人机技术，可以对电力设备进行高空巡检，发现潜在的故障点。
智能检测设备的应用也使得电弧故障的检测更加快速和准确。
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电弧故障保护电器（AFDD）电弧故障动作特性试验方法的探讨徐献清【摘要】针对AFDD产品对电弧故障的识别能力无法保证,同时存在生产企业出厂检验合格的产品在不同的检测场所测试时测试结果有较大差异的问题展开了讨论。
针对电弧故障动作特性的测试,重点探讨了试验方法需要关注的要点、检测设备制作的关键点,以及可能的影响因素。
这可为检测同行及生产企业或检测设备的供应商提供参考。
【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】8页(P80-87)【关键词】AFDD 电弧故障多样性检测设备测试方法影响因素【作者】徐献清【作者单位】上海电器设备检测所,上海200063【正文语种】中文【中图分类】TM561剩余电流保护器(Residual Current Device,RCD)可以通过检测电气装置内的剩余电流和由电痕化电流引起的对地燃弧而有效降低火灾危险。
在串联电弧故障发生时,由于没有产生对地剩余电流,因而RCD无法检测到这类故障。
串联电弧的故障阻抗降低了负载电流,使得电流低于小型断路器(Miniature Circuit Breaker,MCB)或熔断器的脱扣阈值。
在相线与中性导体之间产生并联电弧的情况下,电流仅受限于装置的阻抗。
最严重的情况是偶发电弧,传统的RCD、熔断器或MCB并不是为此目的而设计的,因此不能降低由带电导体之间的串联电弧或并联电弧引起的电气火灾危险。
一种新型的电弧故障检测与保护产品应运而生。
电弧故障保护电器(Arc Fault Detection Device,AFDD)是指在规定条件下能够执行检测燃弧电流,将燃弧电流与火灾危险动作值比较,当燃弧电流超过动作值时断开被保护电路,从而降低电弧故障的影响。
按GB/T 31143—2014《电弧故障保护电器(AFDD)的一般要求》设计的AFDD产品预期用于污染等级为2的环境,即一般仅有非导电性污染的场所,如家用和类似用途的环境。
AFDD产品最早起源于美国,近几年在欧洲已有成熟的产品,但尚未引进到国内。
国内对AFDD产品的研究起步也较早,开发了一些具有实际价值的产品,但由于缺少标准,产品的性能指标无法得到有效验证,因此市场上并没有成熟的产品可以推广使用。
GB/T 31143就是针对适用于家用和类似用途的交流电路电弧故障保护电器制定的,该标准于2014年9月3日发布,并于2015年4月1日正式实施。
但该标准在实施中,由于标准内容条款的局限性以及各类家用电子类负载品牌与质量的差异性,检测设备的差异以及生产企业检验人员对标准的认识与理解不同,导致AFDD产品在电弧故障动作特性的测试中结果存在较大的差异,不仅给企业带来了困惑,同时也使得AFDD产品迟迟得不到大家的认可,无法及时推向市场。
为此,针对电弧故障动作特性的检测方法、检测设备、可能的影响因素等多个方面进行探讨,为生产企业或检测设备的供应商提供参考。
AFDD产品根据结构类型可分为:(1) 由电弧故障检测单元(AFD单元)和断开机构构成的单一装置的AFDD。
预期与制造厂声明的符合GB 10963.1、GB 16917.1或GB 13539系列的1个或多个标准的保护电器串联连接在电路中。
(2) 由AFD单元与符合GB 10963.1、GB 16916.1、GB 16917.1或GB 22794等1个或多个标准的保护电器组合为单一装置的AFDD。
(3) 符合附录D的由AFD单元与符合GB 10963.1的MCB或GB 16916.1或GB 16917.1或GB 22794的RCD现场组装的AFDD。
测试项目按标准附录A的试验程序进行,不同结构类型的AFDD产品在程序A1和D2、E、F上的部分项目有所差异,但有关电弧故障动作特性的测试要求完全相同。
从产品结构和测试项目来看,与符合GB 10963.1的MCB或GB 16916.1或GB 16917.1或GB 22794的RCD相比,除作为AFDD特有的动作特性项目外,测试方法基本完全相同。
因此,电弧故障动作特性是体现AFDD产品性能的最为重要的测试项目。
AFDD按制造厂的说明书单独地安装在周围温度为20～25 ℃的大气中,并应避免外界过度的加热或冷却。
设计成安装在单独外壳中的AFDD应在制造厂规定的最小的外壳中进行试验。
除非另有规定,否则AFDD应连接规定的、适当截面积的电缆,并且固定在一块厚约20 mm,涂有无光泽黑漆的层压板上。
对于标准中9.9.2.5极限温度下的测试,AFDD还应能安装到-5～40 ℃的环境箱内。
动作特性测试项目包括:串联电弧故障试验、并联电弧故障试验、屏蔽试验和误脱扣试验。
其主要分为2个试验程序进行,各需要3台最大额定电流规格的AFDD产品。
测试时一般应按对应程序的每个项目顺序进行。
对于产品的研发测试,可以不受项目和顺序限制,可根据研发阶段自行选择项目。
为更好地描述测试过程,以额定电流63 A、额定电压230 V的AFDD产品为例进行分析。
1.1 串联电弧故障试验(3台样品)AFDD样品在其额定电压、额定电流及以下进行试验。
AFDD分断时间极限值如表1所示。
串联电弧故障试验电路如图1所示,将碳化电缆试品和AFDD串联进行。
每次测试时,应更换碳化电缆试品。
a试验电弧电流是试验电路中发生燃弧前的预期电流。
1.1.1 9.9.2.2验证电路中突然出现串联电弧故障时的正确动作试验线路如图1所示,试验开关S1、S2、S3、S4和AFDD处于闭合位置且试验电流到达稳定,通过调节串联阻性负载将试验电弧电流值调到AFDD的额定电流(1+5%)63 A,然后打开试验开关S2。
试验开关S4突然打开,插入与负载串联的预先接好的碳化电缆试品并同时施加额定电压(1+5%)230 V,AFDD应分断,测量和记录分断时间。
该试验重复进行3次。
结果判定:所有3次分断时间均不超过0.12 s为合格,否则为不合格。
3台样品均通过测试方为该项目合格。
1.1.2 9.9.2.3验证接入带串联电弧故障负载的正确动作试验线路如图1所示,试验开关S3和S4处于打开位置,试验开关S1、S2和AFDD 处于闭合位置,通过串联阻性负载将试验电弧电流调到表1的最小电弧电流值3 A,然后打开试验开关S2。
试验开关S3突然闭合,对带串联电弧故障的负载供电。
AFDD应分断,测量和记录分断时间。
试验重复进行3次。
然后将试验电弧电流调到AFDD的额定电流63 A下重复测试3次。
结果判定:3 A 时的3次分断时间应均不超过1 s,63 A时的3次分断时间应均不超过0.12 s为合格,否则为不合格。
3台样品均通过测试方为该项目合格。
1.1.3 9.9.2.4验证闭合串联电弧故障时的正确动作试验线路如图1所示,试验开关S1、S2、S3和AFDD处于闭合位置,通过串联阻性负载将试验电弧电流调到表1的最小电弧电流值3 A,然后打开试验开关S1、S2。
试验开关S1和S4处于打开位置,试验开关S1突然闭合,对AFDD和带串联电弧故障的负载供电。
AFDD应分断,测量和记录分断时间。
试验重复进行3次。
然后将试验电弧电流调到AFDD的额定电流63 A下重复测试3次。
结果判定:3 A 时的3次分断时间应均不超过1 s,63 A时的3次分断时间应均不超过0.12 s为合格,否则为不合格。
3台样品均通过测试方为该项目合格。
1.1.4 9.9.2.5极限温度下的试验AFDD依次在下列条件下,进行9.9.2.2规定的试验:(1) AFDD安装在环境箱内,环境箱温度设定为-5 ℃,在试验电弧电流为3 A和试验电压为0.85倍额定电压下,即0.85×230 V=196 V,按9.9.2.2条款方法突然插入与负载串联的预先接好的碳化电缆试品进行测试。
AFDD应分断,测量和记录分断时间。
试验重复进行3次。
结果判定:3次分断时间均不超过1 s为合格,否则为不合格。
(2) AFDD安装在环境箱内,环境箱温度设定为+40 ℃,AFDD在任何合适电压下通以额定电流63 A,监测产品端子的温度直至达到热稳定状态。
一般需3～4 h。
然后在试验电弧电流为63 A和试验电压为1.1倍额定电压下,即1.1×230 V=253 V,按9.9.2.2条款方法突然插入与负载串联的预先接好的碳化电缆试品进行测试。
AFDD应分断,测量和记录分断时间。
试验重复进行3次。
结果判定:3次分断时间均不超过0.12 s为合格,否则为不合格。
以上2个项目3台样品均通过测试方为该项目合格。
1.2 并联电弧故障试验(串联电弧故障试验后的3台样品)本试验的关键是需要对电弧半波数进行识别和计数。
AFDD在0.5 s内允许的电弧半波数如表2所示。
0.5 s时间是从第一个电弧半波开始计时的。
如不能满足要求,则应调节相应的试验装置及负载重新测试,直至满足半波数的要求。
b是额定频率下的半波数。
所谓电弧半波是指10 ms(额定频率50 Hz)和8.3 ms(额定频率60 Hz)期间产生的所有电流波形。
在此期间可能某段时间但不是所有时间都有电流流过。
每段电流流过之前和之后,可能有段时间没电流或有很小的电流。
幅值不超过预期电流5%的电流或电流持续不超过半波时间5%的电流可认为是很小的电流,如图2所示。
该电流可能持续半波的一部分,也可能持续几个半波。
一个完整正弦半波电流也不可视为一个电弧半波。
1.2.1 9.9.3.1验证限流并联电弧时的正确动作并联电弧故障试验电路如图3所示,在AFDD的额定电压230 V下进行。
并联电弧由碳化电缆试品产生。
试验开关S1、S2、S3和S4处在闭合位置,通过电路中的线路阻抗Z将试验电流调到75 A。
然后打开试验开关S2、S3和S4,AFDD和试验开关S1闭合,突然闭合S3。
结果判定:燃弧半波数在0.5 s内达到12个或12个前,AFDD应断开电弧故障。
如未达到12个,且AFDD没有动作,试验无效,此时应用新的电缆试品重新测试;如燃弧半波超过12个,而AFDD没有动作,则视为不合格。
通过电路中的线路阻抗Z将试验电流调到100 A重复试验。
燃弧半波数在0.5 s内达到10个或10个前AFDD应断开。
如未达到10个,且AFDD没有动作,试验无效,此时应用新的电缆试品重新测试;如燃弧半波超过10个,而AFDD没有动作,则视为不合格。
3台样品均通过测试方为该项目合格。
1.2.2 9.9.3.2验证切割电缆并联电弧试验时的正确动作并联电弧电缆切割试验的试验电路如图4所示,在AFDD的额定电压230 V下进行。
并联电弧由切割电缆试验装置产生。
试验开关S1、S2、S3和S4处在闭合位置,通过阻抗Z调整试验电弧电流为75 A。
试验开关S1和S3处在闭合位置且应对杠杆臂缓慢稳定施加一个垂直作用力,以使刀片切割被试导线的绝缘。