你知道吗？关于AFDD和AFD的那些事？
2020-09-12
什么是AFDD和AFD？
电弧故障保护电器（AFDD）由专业人员安装在家用和类似场所以降低其负载侧电气火灾的产品，当检测到电弧故障时，由AFDD断开故障电路。
故障电弧探测器（AFD）是用于探测被保护电器线路中产生故障电弧的探测器，它通过输出控制信号，断开故障电路。
电弧故障保护电器的产生背景
众所周知，剩余电流保护器可以通过控制零序电流，实现漏电保护和相对地引起的燃弧火灾保护。然而事实上剩余电流保护器、熔断器或小型断路器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。
电气火灾主要源于：电气线路接触不良或绝缘受损（多是线路老化形成碳化）导致的“串联电弧”或“并联电弧”短路；电气线路对地绝缘受损导致的接地（电弧）故障；电气线路接触不良、电气设备布置不当、过负荷导致的异常温升。
其中，电弧性短路因隐蔽不易发现成为电气防火的首要。每次电弧的温度超过5500℃，高强热电弧发射出的热粒子经时间累积易引燃线路周围绝缘层材料，引起电气火灾。
在串联电弧故障发生时，由于没有产生对地泄漏电流，因而剩余电流保护器无法检测到这类故障。而且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，电流仅限于装置的阻抗。最严重的情况是偶发电弧，传统的断路器并不是为此目的而设计的。
电弧故障保护电器的产品原理
AFDD组成一般包括操作机构、触头系统、脱扣机构、测试按钮、接线端子、壳架等一般结构，其特征结构还包括电弧检测电路、电弧故障电子识别电路（含微处理器），其基于PCB硬件及预设的保护算法，实现智能化的电弧检测、故障电弧识别。
AFDD实施保护的流程：（1）电弧检测。通过先进的电子技术监测电路中的电弧。（2）电弧特性识别。针对检测到的电弧，分析其特性，识别是否为故障电弧。在AFCI/AFDD制造中，需测试数以百计可能的运行状态，并编程存入电弧特性筛选器，用以识别“正常”和“危险”电弧。（3）保护特性匹配分析。（4）切断电路，实现故障保护。当满足电弧故障保护特性时，发出脱扣信号，切断电路。
AFDD检测到故障电弧，经保护算法分析，满足保护特性时即触发脱扣。典型方式：检测负载电流，将电流信号放大并传送至电弧特性筛选器，判定电流信号频率是否大于供电频率并小于电力线通信频率。筛选器输出的信号与设定的电弧电流门槛值比较，大于该电流门槛值时即加入累加器。AFDD定期检查累加器的输出，超过阈值时即触发脱扣。
AFDD与RCBO或RCCB配合使用，或功能组合在一起的产品可提供电弧和漏电两种故障保护兼有的家居电气故障保护。
AFD的工作原理与AFDD类似，区别之处是AFD是通过输出控制信号给主开关切断故障电流。
电弧检测及故障的识别方法
AFDD采用电子技术识别电弧状态，故障电弧检测是电弧故障保护的关键环节。关于电弧及故障电弧检测的研究始于20世纪80年代末和90年代初的美国。利用电弧放电的光、热、声和电磁等特性，主要的电弧检测及故障识别方法：
（1）依据电弧波形特性：通过判断电流波形导数以及累积电弧周期是否均超过设定阀值来识别电弧故障。
（2）依据电弧高频能量突变：通过检测电流信号高频部分的能量突变识别电弧，并通过检测电弧次数来识别电弧故障。
（3）采用高频小波变换：对负载电流高频取样，计算非过零离散小波系数，连同低频电流过零信号确定是否满足阈值。
（4）采用傅式变换：采用短时傅利叶变换分析采样信号的基波分量、奇次和偶次谐波分量的变化，提取和判断串联电弧故障特征。
（5）采用时频分析：基于反映电流突变的高低脉冲经延时衰减时间的差异，以高于和低于阈值的时域作为判断依据。
（6）采用高频信号对比：通过判断周期性产生的高频电流是否区别于正常的开关电弧，并检测频谱范围是否区别于由于电力电子器件等应用产生的普通高频谐波。
（7）采用弧光波长切换：将所接收到的电弧光中的紫外光变换为可见光，由光电转换器转换成触发信号。
执行标准及试验内容
GB/T 31143-2014<《电弧故障保护电器（AFDD）的一般要求》
GB 14287.4-2014《电气火灾监控系统 第4部分：故障电弧探测器》
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