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      你知道嗎?關于AFDD和AFD的那些事?

      文章來源: 人氣:669 發表時間:2020-09-12

      No.1

      什么是AFDD和AFD?


              電弧故障保護電器(AFDD)由專業人員安裝在家用和類似場所以降低其負載側電氣火災的產品,當檢測到電弧故障時,由AFDD斷開故障電路。

              故障電弧探測器(AFD)是用于探測被保護電器線路中產生故障電弧的探測器,它通過輸出控制信號,斷開故障電路。

      No.2

      電弧故障保護電器的產生背景


              眾所周知,剩余電流保護器可以通過控制零序電流,實現漏電保護和相對地引起的燃弧火災保護。然而事實上剩余電流保護器、熔斷器或小型斷路器不能降低由帶電導體之間的串聯電弧或并聯電弧引起的電氣火災危險。

              電氣火災主要源于:電氣線路接觸不良或絕緣受損(多是線路老化形成碳化)導致的“串聯電弧”或“并聯電弧”短路;電氣線路對地絕緣受損導致的接地(電弧)故障;電氣線路接觸不良、電氣設備布置不當、過負荷導致的異常溫升。

              其中,電弧性短路因隱蔽不易發現成為電氣防火的首要。每次電弧的溫度超過5500℃,高強熱電弧發射出的熱粒子經時間累積易引燃線路周圍絕緣層材料,引起電氣火災。

             在串聯電弧故障發生時,由于沒有產生對地泄漏電流,因而剩余電流保護器無法檢測到這類故障。而且串聯電弧的故障阻抗降低了負載電流,使得電流低于小型斷路器或熔斷器的脫扣閾值。在相線與中性導體之間產生并聯電弧的情況下,電流僅限于裝置的阻抗。最嚴重的情況是偶發電弧,傳統的斷路器并不是為此目的而設計的。

      No.3

      電弧故障保護電器的產品原理


             AFDD組成一般包括操作機構、觸頭系統、脫扣機構、測試按鈕、接線端子、殼架等一般結構,其特征結構還包括電弧檢測電路、電弧故障電子識別電路(含微處理器),其基于PCB硬件及預設的保護算法,實現智能化的電弧檢測、故障電弧識別。

             AFDD實施保護的流程:(1)電弧檢測。通過先進的電子技術監測電路中的電弧。(2)電弧特性識別。針對檢測到的電弧,分析其特性,識別是否為故障電弧。在AFCI/AFDD制造中,需測試數以百計可能的運行狀態,并編程存入電弧特性篩選器,用以識別“正常”和“危險”電弧。(3)保護特性匹配分析。(4)切斷電路,實現故障保護。當滿足電弧故障保護特性時,發出脫扣信號,切斷電路。

              AFDD檢測到故障電弧,經保護算法分析,滿足保護特性時即觸發脫扣。典型方式:檢測負載電流,將電流信號放大并傳送至電弧特性篩選器,判定電流信號頻率是否大于供電頻率并小于電力線通信頻率。篩選器輸出的信號與設定的電弧電流門檻值比較,大于該電流門檻值時即加入累加器。AFDD定期檢查累加器的輸出,超過閾值時即觸發脫扣。

              AFDD與RCBO或RCCB配合使用,或功能組合在一起的產品可提供電弧和漏電兩種故障保護兼有的家居電氣故障保護。

              AFD的工作原理與AFDD類似,區別之處是AFD是通過輸出控制信號給主開關切斷故障電流。

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      No.4

      電弧檢測及故障的識別方法


              AFDD采用電子技術識別電弧狀態,故障電弧檢測是電弧故障保護的關鍵環節。關于電弧及故障電弧檢測的研究始于20世紀80年代末和90年代初的美國。利用電弧放電的光、熱、聲和電磁等特性,主要的電弧檢測及故障識別方法:
              (1)依據電弧波形特性:通過判斷電流波形導數以及累積電弧周期是否均超過設定閥值來識別電弧故障。
              (2)依據電弧高頻能量突變:通過檢測電流信號高頻部分的能量突變識別電弧,并通過檢測電弧次數來識別電弧故障。
              (3)采用高頻小波變換:對負載電流高頻取樣,計算非過零離散小波系數,連同低頻電流過零信號確定是否滿足閾值。
              (4)采用傅式變換:采用短時傅利葉變換分析采樣信號的基波分量、奇次和偶次諧波分量的變化,提取和判斷串聯電弧故障特征。
              (5)采用時頻分析:基于反映電流突變的高低脈沖經延時衰減時間的差異,以高于和低于閾值的時域作為判斷依據。
              (6)采用高頻信號對比:通過判斷周期性產生的高頻電流是否區別于正常的開關電弧,并檢測頻譜范圍是否區別于由于電力電子器件等應用產生的普通高頻諧波。
              (7)采用弧光波長切換:將所接收到的電弧光中的紫外光變換為可見光,由光電轉換器轉換成觸發信號。

      No.5

      執行標準及試驗內容


      GB/T 31143-2014<《電弧故障保護電器(AFDD)的一般要求》

      GB 14287.4-2014《電氣火災監控系統 第4部分:故障電弧探測器

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