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电弧故障断路器的介绍,原理及其分类

发布时间:2021-04-28        浏览次数:9        【返回列表】


最近,我从朋友那里看到了许多有关“电弧故障断路器”的问题,今天我们将了解什么是电弧故障,以及电弧故障断路器的工作原理和产品分类。


在了解电弧故障断路器之前,首先让我了解:


传统的过电流保护装置,例如:


——低压熔断器和断路器可以保护电气设备和线路免受过载和短路的影响,并防止因分支线路中安装的过载和短路电流引起的电气火灾。


——剩余电流保护装置可为电气设备绝缘故障引起的接地故障电流提供保护,并防止连续的接地故障电流或电弧接地引起电气火灾事故。


这些保护装置大大减少了电气火灾的发生,改善了用电安全区域的发展方向。然而,实际上,现有的过电流保护装置和剩余电流保护装置不能降低由带电导体之间的串联电弧或并联电弧故障引起的电火灾的风险。


随着电气设备的广泛使用和电气设备绝缘的老化,由电弧故障引起的电气火灾也在增加。电弧故障主要包括:

电弧故障断路器

串联电弧故障——(例如,由于接线端子松动,电气连接不良,插头与插座之间的接触不良以及外力损坏的绝缘电线而引起的负载串联电弧故障)


并联电弧故障——(例如,由于带电电线之间的绝缘层损坏,相间绝缘层老化或碳化通道污染而引起的与负载平行的电弧故障)。


对于串联电弧故障,由于它串联在负载电路中,其阻抗会降低负载的工作电流,从而使故障电流小于负载的跳闸电流值。保护装置。它不会起作用并切断故障电路。


同样,在这种情况下,由于不存在接地故障电流,因此剩余电流保护装置将不会切断故障电路。对于并联电弧故障,故障电流与电气设备和故障电路的阻抗有关。当阻抗较高时,故障电流较小,并且并联电弧通常是断续的。在这种情况下,传统的过电流保护装置和其余的电流保护装置也不能跳闸。电弧的持续燃烧将产生高温,足以点燃任何可燃物质。因此,如果不能及时消除电弧故障,通常会引起电气火灾。


电弧是一种气体解离放电现象,是一种等离子体,电弧电流是电场作用下电子和正离子运动的结果。电弧的产生通常伴随着闪光波形,高温,高压,电流和电压的变化。因此,检测电弧的方法是检测电弧光,红外热,电磁波以及异常的电压和电流特性。


通常情况下,会发生两种情况的:电弧故障:一种是沿着绝缘子的导电表面,另一种是由于两个电极紧靠而引起的。前者是由于绝缘子的长时间加热或偶发的电火花引起的,这导致绝缘子的表面烧焦,从而形成了电弧通道。第二种是导体撞到接地的管道或部分波束时。导体被绝缘体表面上的尖锐金属物体割断。在低压电源和配电线路中,有:串联电弧故障,并联电弧故障,电弧对地故障三种类型。电弧故障的类型如图1所示。


电弧故障的类型


串行电弧故障:通常是由导体引起的,例如,一束导体中的导体在导体结处机械断裂或松动,或者插头中有磁极断开时,电弧故障与负载串联。串联电弧故障电流受负载限制,因此电流可能小于负载电流。


并联电弧故障:这是短路电弧故障,例如,导体束中两个导体的绝缘表面受到机械损坏并被触摸。负载电弧电流取决于短路部分绝缘表面的损坏程度和线路阻抗的大小。

电弧故障断路器

电弧对地故障:当带电电线接地或带电电线的绝缘表面损坏并与接地的金属导体接触等情况时发生。电弧故障电流的大小与接地电阻的大小有关。


了解电弧故障的原理和特征后,让我们再次看一下:


传统的MCB或RCD技术无法检测到平行电弧和串联电弧,并且市场上的电流剩余电流电气火灾监控探测器无法检测到相线和地之间的泄漏电流和剩余电流的高频分量,因此,特别重要的是要防止电弧故障引起的此类电气火灾。


电弧故障电路断路器,也称为电弧故障检测设备(AFDD),在美国称为(电弧故障电路断路器,AFCI),是一种新型的电气保护设备。它可以检测电路中的电弧故障,并在引起火灾之前切断电路,从而有效地防止了由电弧故障引起的火灾。 AFDD可以是单功能设备(仅限电弧故障保护),也可以与剩余电流保护设备和过电流保护设备结合使用,成为多功能保护设备。


也可以添加通讯和报警功能。当某处发生电弧时,具有警报功能的AFDD会向服务室或控制室发送警报信号,告知发生电火的隐患,以便及时进行处理。因此,在配电线路中安装电弧故障断路器可以及时发现电弧并切断线路,这是减少电弧故障引起的电气火灾风险的最有效方法。 AFDD弥补了其他保护装置的缺点,并大大提高了防止电火的能力。


1.根据使用场合分类


(1)配电框架保护用电弧故障保护装置:主要采用基于物理现象检测的电弧检测系统,用于中高压配电柜,配电柜和母线的电弧故障保护。


(2)终端电路的电弧故障保护装置:基于电压和电流波形检测的电弧故障检测装置,即电弧故障断路器,主要用于终端电路的保护。根据端子电路中的不同位置,在标准U1169 《电弧故障断路器》中,电弧故障电路断续器分为以下几种类型:


1)旁路馈线电弧故障断路器。


安装在分支电路或端子线的电源线的输入端,例如,安装在配电盘中,用于为分支电路和馈电电路提供保护,以避免产生电弧的有害后果。这种类型的断路器还可以为分支电路扩展提供有限的保护。


2)输出电路电弧故障断路器。


安装在分支电路出口处的设备,例如安装在电源插座盒中的设备,或由插入式电弧故障断路器组成的设备,用于为电线组和电源线(如果有)提供保护。电源插座)。 )连接到它上避免弓箭的有害后果。这些设备还可以为连接到下游插座的电源线和电源线提供直通保护。


3)组合式电弧故障断路器。


满足馈线/旁路要求和输出电路要求的电弧故障断路器可为下游电源线和分支电路提供保护。


4)线型电弧故障断路器。


插入插座的插入式电弧故障断路器用于保护与之相连的电源线,以避免电弧的有害后果。电缆可以是设备的组成部分,也可以通过布线连接。该类型的设备没有其他输出。


5)便携式电弧故障断路器。


一种插入式设备,用于连接至电源插座,并具有一个或多个插座端口,可为连接电缆组件和电源线提供保护,以避免电弧的有害后果。


2.按结构形式分类


用于基于电弧检测的配电柜保护的电弧故障保护装置通常是由电弧检测头,信号传输线或光缆和设备电弧监控装置组成的电弧检测系统。根据电弧检测的特性,应将电弧检测头分布在需要收集电弧光的各个位置,例如密闭的车厢,容易发生电弧短路的汇流条等,并且信号应通过传输线发送到监视设备进行处理。因此,基于电弧检测的电弧故障保护装置是分布式电弧监测系统。


用于端子电路的电弧故障断路器的检测单元,信号处理单元,开关装置和其他保护功能单元通常组装在一个或多个壳体中以形成整体。因此,根据结构形状的分类主要是对端子线电弧故障断路器进行分类。


根据JB/T1188电弧故障检测设备的行业标准和相关的国际标准EC62026,电弧故障断路器的结构可分为以下几种方式:


(2)具有过电流保护和电弧故障保护功能的一体式电弧故障断路器。


电弧故障检测单元和用于中断电路的开关设备构成单个设备一体式电弧故障电路中断器。除电弧故障保护外,没有过载和短路保护。它具有体积小的优点,但是在使用时,其前级必须与符合相关标准的过电流保护装置串联安装。


(2)具有过电流保护和电弧故障保护功能的一体式电弧故障断路器:


集成式电弧故障断路器,在单个设备中结合了电弧故障检测单元和符合相关标准的过电流保护装置和/或剩余电流保护装置。除电弧故障保护外,它还可以具有诸如过电流保护和/或剩余电流保护之类的功能。具有体积小,安装方便的优点。


(3)组合式电弧故障断路器。


电弧故障断路器由电弧故障检测单元和满足相关标准的其他保护装置(例如家用过电流保护断路器等,家用剩余电流断路器等)在制造厂或现场组装。等等,其安装方法必须符合相关制造商技术文件的要求。除电弧故障保护外,它还可以具有诸如过电流保护和/或剩余电流保护之类的功能。这种类型的电弧故障断路器具有较大的体积,但是组装灵活并且制造方便。特别适用于原始端子分配箱需要增加电弧故障保护的情况。