在建筑電氣中安科瑞AAFD故障電弧探測器的設計與應用

安科瑞 范宏博

1 引言

隨著中國經濟和科學技術的迅速發展，城市建設越來越快，進入城市的人口越來越多，城市建設逐漸向高密集型、智能化方向發展，現代大體量建筑、公眾集聚場所建筑和一類高層建筑越來越多，隨之而來的火災隱患也在大大增加。電氣設備在使用過程可能因自身故障引發安全事件，從而造成難以估量的后果。究其原因發現，設備設計、制造、 安裝以及后期使用維護、電氣設備故障、線路老化等均是導致安全事件出現的主要因素。基于此，一定要對電氣設備使用給予足夠重視，為內部電弧增添相應保護設施，以免電氣設備功能受到影響。

2 故障電弧相關標準

為了減少電氣火災的發生，特別是對末端負載的故障電弧進行檢測，我國針對故障電弧檢測出臺了一系列的標準和政策。

l 《故障電弧探測器》GB14287.4-2014

由上述國標要求可知：故障電弧主要針對的是末端負載，負載功率在10KW以下。

l 《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013

9.1.6 電氣火災監控系統的設置不應影響供電系統的正常工作，不宜自動切斷供電電源。

9.2.4 具有探測線路故障電弧功能的電氣火災監控探測器，其保護線路長度不宜大于100m

12.4.6 電氣線路應設置電氣火災監控探測器，照明線路上應設置具有探測故障電弧功能

的電氣火災監控探測器。

12.4.6條文說明 高度大于12m的空間場所較大的隱患就是電氣火災，因此設置電氣火災監控系統。照明線路故障引起的火災占電氣火災的10％左右，此類建筑的頂部較高，發火災在不容易被發現，也沒法在其上面設置其他探測器，只有設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器，才能保證對照明線路故障引起的火災的合理探測。

由上述國標要求可知：故障電弧主要針對的是末端的照明回路，且檢測回路長度不超過100米。

3 故障電弧產生原因及危害

故障電弧是指由于電氣線路或設備中絕緣老化破損、電氣連接松動、空氣潮濕、電壓電流急劇升高等原因引起空氣擊穿所導致的氣體游離放電現象。故障電弧發生時，其中心溫度可高達3000 ℃左右，并伴隨有金屬噴濺物，足以引燃任何可燃物，引發電氣火災，對人民群眾的生命財產安全造成危害。

①電弧的分類

電弧分為好弧與壞弧，好弧是指電路正常時產生的火花，例如，插頭脫離插座時生成的電弧會快速熄滅，并不會對設備造成負面影響，這類電弧不會威脅設備以及使用人員生命安全。壞弧主要是因線路老化、空氣潮濕、短路等因素所導致。根據電弧出現時電流大小不同，可將電弧細分為大電弧及小電弧；若將故障出現位置作為劃分標準，又可分為串聯電弧故障、并聯電弧故障等。

②故障電弧探測器檢測原理

探測器通過對電路中電弧電流的檢測、處理、分析，判 別故障電弧是否發生及持續，決定是否需要分斷電路及發出警報。探測器采用智能微控制器(MCU)作為控制中心，對電流互感器線圈采集到的微弱電流信號進行實時波形處理，分析波形特點， 并與存儲的電弧故障波形數據庫進行比較、判別，確認電弧故障是否發生。 通常，探測器需具備如下特性： 其一，準確的電弧電流檢測功能（mA 級）。其二，快速的電弧 波形分析能力（ms 級）。其三，準確的故障波形特征庫，并有一定“學習"功能，能準確判斷不同負載下的串聯或并聯電弧故 障。其四，可靠的動作特性，發生串、并聯電弧故障時快速分 斷電路，電路正常工作時不誤動作，進而保障供電連續。

4 安科瑞一站式保護方案

在末端電箱設置故障電弧探測器

系統組網圖如下：

故障電弧可以對接AcrelEMS企業微電網能效管理平臺，具備強大的數據接收、處理、存儲、訪問能力，平臺融入了電力監控、電能統計、電氣安全等功能，互聯互通，合理互動。

5 結束語

伴隨時代發展變化以及社會進步，電氣設備已經成為現代建筑的一部分，是決定建筑安全性、實用效果的關鍵因素。但設備在運行過程中偶爾會出現一些故障，在影響居民日常生活的同時可能會造成難以估量的后果，這種情況之所以出現主要是因電弧的產生。由此可見，對其進行深入研究分析并設計電弧保護具有較為重要的意義與作用，能夠合理降低故障出現概率，延長其生命周期，減少故障維修時投入的資金成本，具有較為顯著的經濟效益。