Прерыватель дугового замыкания

Прерыватель дугового замыкания ( AFCI ) или устройство обнаружения дугового замыкания ( AFDD ) ^[1] представляет собой автоматический выключатель , который разрывает цепь при обнаружении электрических дуг , которые являются признаком ослабления соединений в домашней проводке. Ослабленные соединения, которые могут возникнуть со временем, иногда могут стать настолько горячими, что могут стать причиной пожара в доме. AFCI выборочно различает безвредную дугу (случайную при нормальной работе выключателей, вилок и щеточных двигателей) и потенциально опасную дугу (которая может возникнуть, например, в шнуре лампы с оборванным проводником).

В Канаде и США в жилых спальнях , требуются выключатели AFCI в соответствии с электрическими правилами для цепей, питающих электрические розетки с начала 21 века США ; Национальный электротехнический кодекс требует от них защиты большинства жилых розеток с 2014 года, ^[2] и Канадский электротехнический кодекс действует с 2015 года. ^[3]

В регионах, где используется напряжение 230 В, сочетание более высокого напряжения и более низких токов нагрузки приводит к тому, что для возникновения дугового замыкания требуются разные условия, которые не сгорают полностью и не приводят к короткому замыканию через короткое время, и однажды возникают разные характеристики дуги. ударил. Из-за этого в Западной Европе (где во многих странах внутреннее питание может быть трехфазным напряжением 400 В) и Великобритании (где внутри страны распространено однофазное питание 230 В) внедрение происходит медленнее, и их использование не является обязательным, оно обязательно только в определенные места повышенного риска. Нормативы Австралии и Новой Зеландии – Правила проводки (AS NZS 3000:2018) не требуют установки AFDD в Австралии. Однако в Новой Зеландии все конечные подцепи с номиналами до 20 А потребуют защиты с помощью AFDD, если они снабжают места со значительным риском возгорания, места, содержащие незаменимые предметы, некоторые исторические здания и розетки в школьных спальных помещениях. ^[4] Большинство розеток в этих странах подключены к цепям с номиналом 20 А или меньше.

В США дуговые замыкания считаются одной из основных причин пожаров в жилых домах. ^[5] Ежегодно в США более 40 000 пожаров происходят из-за домашней электропроводки. Ежегодно в результате этих пожаров погибает более 350 человек и получают ранения более 1400 человек. ^[6]

Обычные автоматические выключатели реагируют только на перегрузки и короткие замыкания , поэтому они не защищают от возникновения дуги, которая приводит к нестабильному и часто пониженному току. AFCI — это устройства, предназначенные для защиты от пожаров, вызванных искрением в домашней электропроводке. Схема AFCI постоянно контролирует ток и различает нормальные и нежелательные условия возникновения дуги. После обнаружения AFCI размыкает свои внутренние контакты, тем самым обесточивая цепь и снижая вероятность возникновения пожара. ^[7]

Принцип работы

Электроника внутри выключателя AFCI обнаруживает электрический ток, переменный на характерных частотах, обычно около 100 кГц, который, как известно, связан с образованием дуги в проводе, которая поддерживается более нескольких миллисекунд. Комбинированный выключатель AFCI обеспечивает защиту от параллельной дуги (линия-нейтраль), последовательной дуги (незакрепленный, оборванный сегмент или сегмент с высоким сопротивлением в одной линии), дуги на землю (от линии или нейтрали к земле), перегрузки и короткого замыкания. . AFCI разомкнет цепь, если будет обнаружена опасная дуга.

При установке в качестве первой розетки в ответвленной цепи розетки AFCI обеспечивают последовательную дуговую защиту всей ответвленной цепи. Они также обеспечивают защиту от параллельной дуги для ответвленной цепи, начинающейся с розетки AFCI. В отличие от выключателей AFCI, розетки AFCI можно использовать в любой системе электропроводки, независимо от панели.

Требования к электротехническим нормам

США и Канада

Устройство AFCI (прерыватель дугового замыкания) американского стандарта, примерно 2018 г. Белый «косичка» представляет собой маломощное нейтральное соединение, жестко подключенное к устройству.

Начиная с версии Национального электротехнического кодекса 1999 года в США и версии Канадского электротехнического кодекса 2002 года в Канаде, национальные нормы требуют наличия AFCI во всех цепях, питающих розетки в спальнях жилых домов. Согласно NEC 2014 года, защита AFCI требуется для всех ответвлений, питающих розетки или устройства, установленные на кухнях жилых помещений, а также дополнения NEC 2008 года к семейным комнатам, столовым, гостиным, гостиным, библиотекам, кабинетам, спальням, соляриям, комнаты отдыха, чуланы, коридоры, прачечные и аналогичные помещения и помещения. Они также необходимы в общежитиях. Это требование может быть выполнено путем использования выключателя «комбинированного типа» — особого типа автоматического выключателя, определенного UL 1699, — в панели выключателя, который обеспечивает комбинированную защиту от дугового замыкания и сверхтоковой защиты, или путем использования розетки AFCI для модификаций/расширений. в качестве запасных розеток или в новом строительстве, на первой розетке ветки. Не все юрисдикции США приняли требования AFCI NEC, поэтому важно проверить требования местного кода.

AFCI предназначен для предотвращения возгорания от дуг. Автоматические выключатели AFCI разработаны в соответствии с одним из двух стандартов, определенных UL 1699: типа «ответвление» или «комбинированного» типа (примечание: в Канадских электротехнических нормах используется другая терминология, но схожие технические требования). AFCI ответвленного типа срабатывает при дуговом токе силой 75 ампер от линейного провода до нейтрального или заземляющего провода. Комбинированный тип добавляет обнаружение последовательной дуги к характеристикам разветвленного типа. AFCI комбинированного типа срабатывают при последовательном искрении силой тока 5 ампер.

Розетки AFCI являются альтернативой выключателям AFCI. Эти розетки предназначены для устранения опасностей, связанных с обоими типами потенциально опасной дуги: параллельной и последовательной. Розетки AFCI предлагают преимущества локализованного тестирования и сброса с помощью таких кнопок, расположенных на лицевой панели устройства. Это может сэкономить путь к панели выключателя, но также может способствовать простому сбросу пользователем без расследования основной неисправности, что предположительно произошло бы, если бы кто-то, имеющий доступ к электрической панели, был уведомлен.

В 2002 году NEC удалил слово «розетка», оставив «розетки», в результате чего к требованию были добавлены источники света и другие проводные устройства, такие как потолочные вентиляторы в спальнях. Кодекс 2005 года прояснил, что все розетки должны быть защищены, несмотря на обсуждение в группе по разработке кодекса исключения детекторов дыма в спальнях из этого требования. «Розетки», как определено в NEC, включают, среди прочего, розетки, осветительные приборы и датчики дыма. По сути, любая точка, где электричество переменного тока используется для питания чего-либо, является розеткой.

По состоянию на январь 2008 года только AFCI «комбинированного типа» соответствуют требованиям NEC. NEC 2008 года требует установки AFCI комбинированного типа во всех жилых цепях на 15 и 20 А, за исключением прачечных, кухонь, ванных комнат, гаражей и недостроенных подвалов, хотя многие из них требуют GFCI защиты . NEC 2014 года добавляет кухни и прачечные в список помещений, требующих схемы AFCI, а также любых устройств (например, освещения), требующих защиты. ^[8]

По состоянию на январь 2023 года в рамках статьи 210.12(A) предусмотрено в общей сложности 6 средств защиты. К ним относятся следующие:

1. Перечисленный AFCI комбинированного типа, который является основным методом, используемым для удовлетворения этих требований.

2. Перечисленный AFCI ответвительного/фидерного типа, который установлен в начале ответвленной цепи, работающий в сочетании с указанным AFCI ответвленного типа (OBC AFCI), установленным в первой распределительной коробке, который также должен быть отмечен, что он является первой розеточной коробкой ответвленной цепи.

3. Эта опция включает в себя несуществующий «дополнительный автоматический выключатель дуговой защиты». для этого устройства не существует стандарта, поэтому эту опцию нельзя использовать.

4. У этого варианта есть единственный производитель, у которого есть решение на рынке. Этот вариант включает в себя AFCI ответвленного типа, который устанавливается на ответвленной цепи на первой розетке в сочетании с включенным в список устройством защиты от сверхтоков ответвленной цепи при выполнении следующих 4 условий:а. Цепь «Home Run» должна быть непрерывной от устройства максимального тока ответвленной цепи до OBC AFCI.б. Максимальная длина проводника 14 AWG составляет 50 футов, а максимальная длина проводника 12 AWG — 70 футов.в. первая розетка должна быть помечена как таковаяд. автоматический выключатель и AFCI OBC должны быть внесены в список, чтобы соответствовать требованиям AFCI комбинированного типа системы.

Варианты 5 и 6 — это те же параметры, что мы видели в этом разделе раньше, но они просто включены в качестве положительного текста, а не являются исключением.

Эти опции необходимы для следующих помещений в жилых единицах:

(1) Кухни

(2) Семейные номера

(3) Столовые

(4) Гостиные

(5) Салоны

(6) Библиотеки

(7) Это

(8) Спальни

(9) Солярии

(10) Комнаты отдыха

(11) Шкафы

(12) Коридоры

(13) Прачечные

(14) Похожие территории

Великобритания

В Великобритании 18-е издание Правил электромонтажа (BS 7671:2018) является первым изданием, в котором упоминаются устройства дугового замыкания и указывается, что их можно устанавливать, если конструкция имеет необычно высокий риск возгорания из-за дугового замыкания. В приложениях, касающихся испытаний, указано, что при установке УЗД их правильная работа должна быть проверена перед завершением, но метод испытаний не описан. В этом отличие от УЗО , где необходимо проверять количество раз срабатываний при различных уровнях тока повреждения. ^[9]

Германия

Немецкие правила электромонтажа VDE 100 рекомендуют УЗД для ситуаций повышенного риска и приводят в качестве примера помещения со спальными местами, помещения или места с особой пожароопасностью, помещения или места, построенные из строительных компонентов с горючими строительными материалами, если они имеют более низкую пожароопасность. сопротивление, чем огнезащитное (< F30), и помещения или места с опасностями для незаменимых товаров. ^[10]

Австралия и Новая Зеландия

Нормативы Австралии и Новой Зеландии – Правила проводки (AS NZS 3000:2018) не требуют установки AFDD в Австралии. Однако в Новой Зеландии все конечные подцепи с номиналами до 20 А потребуют защиты с помощью AFDD, если они снабжают места со значительным риском возгорания, места, содержащие незаменимые предметы, некоторые исторические здания и розетки в школьных спальных помещениях. 4]. Большинство силовых цепей в этих странах подпадают под действие этого пункта, поскольку обычные розетки рассчитаны на ток 10 А и 15 А. Австралийские стандарты используются в Аргентине, Фиджи, Тонге, Соломоновых Островах и Папуа-Новой Гвинее.

Ограничения

AFCI предназначены для защиты от пожаров, вызванных замыканиями на электрической дуге. Хотя чувствительность AFCI помогает обнаруживать дуговые замыкания, эти выключатели также могут указывать на ложные срабатывания, определяя нормальное поведение цепи как дуговые замыкания. Например, удары молнии создают профили напряжения и тока, напоминающие дуговые замыкания, а пылесосы и некоторые лазерные принтеры отключают AFCI. Это неприятное отключение снижает общую эффективность AFCI. Продолжаются исследования достижений в этой области. ^[11]

Также известно, что AFCI чувствительны (ложное срабатывание) к присутствию радиочастотной энергии, особенно в так называемом высокочастотном (ВЧ) спектре (3–30 МГц), который включает законное коротковолновое вещание , загоризонтные самолеты. морская связь, любительское радио и гражданская радиосвязь . Чувствительность и меры по смягчению последствий известны с 2013 года. ^[12]

Автоматические выключатели AFCI включают в себя стандартный автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени, но не обеспечивают специальной защиты от «накаленных» соединений (также известных как соединения с высоким сопротивлением ), высоких или низких линейных напряжений.

AFCI не обнаруживает высокое линейное напряжение, вызванное обрывом нейтрали в многопроводной ответвленной цепи . В многопроводной ответвленной цепи используются оба провода под напряжением сети с фазой расщепленной 120–240 В. При разрыве нейтрали на обратном пути к панели выключателя устройства, подключенные от ветви 120 В к нейтрали, могут испытывать повышенное напряжение, превышающее норму в два раза.

AFCI не обнаруживают низкое напряжение в сети. Низкое напряжение в сети может привести электромеханических реле к многократному включению и выключению или к «дребезгу». Если ток протекает через контакты нагрузки, это вызывает искрение на контактах при их размыкании. Дуга может окислить, повредить и расплавить контакты. Этот процесс может увеличить контактное сопротивление, перегреть реле и привести к возгоранию. Прерыватели цепи неисправности питания предназначены для предотвращения пожаров из-за низкого напряжения на нагрузках. ^{[ нужна ссылка ]}

Помехи в сети электропередач

AFCI могут мешать работе некоторых технологий связи по линиям электропередачи . ^[13]

Ссылки

^ «Знаете ли вы, что устройство обнаружения дугового замыкания (AFDD) может предотвратить электрический пожар?» . Шнайдер Электрик.
^ 2014 НЭК (210.12)
^ C22.1-15 – Электротехнические нормы и правила Канады, Часть I: Стандарт безопасности для электроустановок (23-е изд.). Канадская ассоциация стандартов. 2015. Правила 24–724(f) и (g). ISBN 978-1-77139-718-6 .
^ «Правила электромонтажа AS NZS 3000:2018 — основные обновления стандарта и их значение для установщиков» . 24 июля 2018 г.
^ Ли, Дуглас А.; Тротта, Эндрю М.; Кинг, Уильям Х. (август 2000 г.). «Новая технология предотвращения пожаров в жилых домах: прерыватели цепи дугового замыкания (AFCI)» (PDF) . Огненная техника . 36 (3). Издательство Kluwer Academic: 145–162. дои : 10.1023/А:1015410726786 . ISSN 0015-2684 . S2CID 108941129 . Проверено 26 февраля 2013 г.
^ Олт, Сингх и Смит, «Оценка потерь жилых помещений от пожара в 1996 г.», октябрь 1998 г., Комиссия по безопасности потребительских товаров США, Управление эпидемиологии и медицинских наук.
^ «Информационный бюллетень по прерывателю дугового замыкания (AFCI)» доступен по адресу http://www.cpsc.gov/CPSCPUB/PUBS/afcifac8.PDF . Архивировано 20 июля 2010 г. в Wayback Machine , 22 июля 2010 г.
^ «Что НОВОГО в AFCI в NEC 2014 года? ‹ Журнал IAEI» . Iaeimagazine.org . 22 мая 2015 года . Проверено 28 марта 2017 г.
^ «Проводка веб-сайта IET имеет значение» . theiet.org .
^ «Раздел 421.7». DIN VDE 0100-420 VDE 0100-420:2022-06: Электроустановки низкого напряжения. Часть 4-42: Защита безопасности – Защита от термического воздействия (IEC 60364-4-42:2010, измененный + A1:2014); Немецкая реализация HD 60364-4-42:2011 + A1:2015 + A11:2021 (на немецком языке). Франкфурт-на-Майне, Германия: VDE Verlag. Июнь 2022.
^ Стивенсон, Джеймс, доктор философии. « Устранение ложных срабатываний при обнаружении и локализации неисправностей с длительностью менее 3 мс на линиях переменного/постоянного тока , архивировано 25 сентября 2015 г., в Wayback Machine », представлено на конференции по летной годности и устойчивому развитию самолетов 2011 г. 19 апреля 2011 г.
^ «ARRL помогает производителю решать проблемы, связанные с радиочастотными помехами в прерывателях дугового замыкания» . Arrl.org . 19 ноября 2013 г. Проверено 28 марта 2017 г.
^ «Работа в процессе: обзор стартового комплекта Belkin Gigabit Powerline HD» . СмоллНетБилдер . Проверено 28 марта 2017 г.

Внешние ссылки

[1] «Знаете ли вы, что устройство обнаружения дугового замыкания (AFDD) может предотвратить электрический пожар?» . Шнайдер Электрик.

[2] 2014 НЭК (210.12)

[3] C22.1-15 – Электротехнические нормы и правила Канады, Часть I: Стандарт безопасности для электроустановок (23-е изд.). Канадская ассоциация стандартов. 2015. Правила 24–724(f) и (g). ISBN 978-1-77139-718-6 .

[4] «Правила электромонтажа AS NZS 3000:2018 — основные обновления стандарта и их значение для установщиков» . 24 июля 2018 г.

[5] Ли, Дуглас А.; Тротта, Эндрю М.; Кинг, Уильям Х. (август 2000 г.). «Новая технология предотвращения пожаров в жилых домах: прерыватели цепи дугового замыкания (AFCI)» (PDF) . Огненная техника . 36 (3). Издательство Kluwer Academic: 145–162. дои : 10.1023/А:1015410726786 . ISSN 0015-2684 . S2CID 108941129 . Проверено 26 февраля 2013 г.

[6] Олт, Сингх и Смит, «Оценка потерь жилых помещений от пожара в 1996 г.», октябрь 1998 г., Комиссия по безопасности потребительских товаров США, Управление эпидемиологии и медицинских наук.

[7] «Информационный бюллетень по прерывателю дугового замыкания (AFCI)» доступен по адресу http://www.cpsc.gov/CPSCPUB/PUBS/afcifac8.PDF . Архивировано 20 июля 2010 г. в Wayback Machine , 22 июля 2010 г.

[8] «Что НОВОГО в AFCI в NEC 2014 года? ‹ Журнал IAEI» . Iaeimagazine.org . 22 мая 2015 года . Проверено 28 марта 2017 г.

[9] «Проводка веб-сайта IET имеет значение» . theiet.org .

[10] «Раздел 421.7». DIN VDE 0100-420 VDE 0100-420:2022-06: Электроустановки низкого напряжения. Часть 4-42: Защита безопасности – Защита от термического воздействия (IEC 60364-4-42:2010, измененный + A1:2014); Немецкая реализация HD 60364-4-42:2011 + A1:2015 + A11:2021 (на немецком языке). Франкфурт-на-Майне, Германия: VDE Verlag. Июнь 2022.

[11] Стивенсон, Джеймс, доктор философии. « Устранение ложных срабатываний при обнаружении и локализации неисправностей с длительностью менее 3 мс на линиях переменного/постоянного тока , архивировано 25 сентября 2015 г., в Wayback Machine », представлено на конференции по летной годности и устойчивому развитию самолетов 2011 г. 19 апреля 2011 г.

[12] «ARRL помогает производителю решать проблемы, связанные с радиочастотными помехами в прерывателях дугового замыкания» . Arrl.org . 19 ноября 2013 г. Проверено 28 марта 2017 г.

[13] «Работа в процессе: обзор стартового комплекта Belkin Gigabit Powerline HD» . СмоллНетБилдер . Проверено 28 марта 2017 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]