電弧故障斷路器檢測技術及相關標準

1、電弧故障斷路器檢測技術及相關標準時間：2014-01-06 09:37 來源：低壓電器雜志 編輯：魏志娟作者_周積剛/劉金琰上海電器科學研究院摘要：本文在對電弧故障檢測技術分析及相關標準研究的基礎上，提出了終端電路用電弧故障斷路器的關鍵檢測技術、主要性能要求和試驗方法。關鍵詞： 電弧故障斷路器(AFDD) 檢測技術 電壓波形 電流波形標準 電弧故障動作特性 串聯(lián)電弧故障試驗 并聯(lián)電弧故障試驗 屏蔽試驗誤脫扣試驗 碳化通道電纜試品 電弧發(fā)生器The Detection Technique and Related Standard for Arc Fault Detection DeviceZHO

2、U Jigang， LIU Jinyan(Shanghai Electrical Apparatus Research Institute, Shanghai 200063, China)Abstract: Based on research of the detection technique and related standard for Arc Fault Detection Device, the text puts forward the key detection technique, performance requirements and test method of Arc

3、 Fault Detection Device used in terminal circuit.Key word: arc fault detection device(AFDD); detection technique; current waveform; voltage waveform; standard; operating characteristics; series arc fault tests; parallel arc fault tests; masking test; unwanted tripping test; preparation of the cable

4、specimens; arc generator1 概述用電引起的電氣火災逐年上升，已成為引發(fā)火災的最主要原因。據統(tǒng)計我國在2011年電氣火災在整個火災事故中所占的比重已超過34%，嚴重威脅著人民生命財產安全，已成為火災防治的重點，必須采取技術措施從根本上抑制電氣火災的發(fā)生?，F有的過電流保護電器和剩余電流保護電器不能降低由于電弧故障引起的電氣火災危險，這類電氣火災事故約占整個電氣火災的30%左右，而且主要是發(fā)生在配電終端電路中。電弧故障斷路器，又稱為電弧故障檢測裝置(簡稱AFDD，在美國稱AFCI)是一種新穎的電弧故障保護電器，它能檢測電氣線路中的電弧故障，并在引發(fā)電氣火災以前切斷電路，有效地

5、防止終端電路的電弧故障引起的電氣火災。電弧故障斷路器最早是由美國從90年代開始研究，并于1999年2月制訂了UL1699電弧故障斷路器標準(第一版)。隨著技術的改進，電弧故障斷路器已在北美地區(qū)迅速得到普及和推廣。AFDD彌補了其他保護裝置的不足，極大地提高了電氣火災的防護水平。針對我國電氣火災居高不下的消防形勢，相關政府管理部門和企業(yè)已在研究相關的規(guī)程和產品，我國在終端電氣線路中推廣AFDD產品已勢在必行，因此AFDD是一種具有廣闊市場前景和發(fā)展?jié)摿Φ漠a品。2 電弧故障斷路器的檢測技術2.1故障電弧的特點電弧是一種氣體游離放電的現象，電弧產生的同時往往伴隨著閃光、高溫、高壓和電流和電壓波形的變

6、化，為此檢測電弧的方法可采用檢測電弧發(fā)出的弧光，紅外熱能，電磁波，以及異常的電壓、電流波形等特征來識別電弧的存在。在低壓配電終端線路中的電弧故障可分為三類：串聯(lián)電弧故障、并聯(lián)電弧故障、接地電弧故障。串聯(lián)故障產生于一根導體發(fā)生機械斷裂，或接頭處松開，或在插頭接觸不好等，故障電弧與負載是串聯(lián)的。串聯(lián)故障的電流受到負載限制，因而電流可能小于負載電流。并聯(lián)電弧故障是一種短路電弧故障，例如把一束導體中二根導體絕緣表面機械損傷而相碰，故障電弧往往是與負載并聯(lián)的。并聯(lián)電弧電流決定于絕緣損壞程度和線路阻抗的大小，并且往往是間隙性的故障。因而，一般的過電流和剩余電流保護裝置是不能檢測串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障的。接地電

7、弧故障發(fā)生于帶電導線接地，或絕緣損壞與接地的金屬導體接觸，故障電弧電流的大小與接地電阻大小有關。一般的電氣保護裝置有時也可能檢測不到故障。檢測電弧故障首先要分析故障電弧的特性，發(fā)生電弧往往伴隨著強烈的弧光、高溫、噪聲和電磁輻射等現象，同時電壓和電流的波形也會發(fā)生變化，這些現象和特征可以作為故障電弧檢測的基礎。故障電弧的電流電壓波形特征：由于每次過零時電弧點燃和熄弧過程，使得電流波形每次過零附近出現肩部平坦的電流波形，電壓波形除在電弧點燃和熄弧處出現較高的峰值以外，其余部分近似矩形波。圖1為電阻電感混合負載電弧故障電流電壓波形，在阻性和感性負載時，由于電感的作用，在電壓突變的地方電流的突變和平肩

8、部更為明顯。電弧故障斷路器是根據故障電弧的特點來檢測，并及時排除電弧故障。但實際上在正常電氣線路中，會存在大量正常電弧，例如開關電器操作產生的電弧、電動機電刷產生的電弧、弧焊機產生的電弧、插頭插拔過程中產生的電弧等。此外，許多電子設備也會產生類似于故障電弧的電流波形和電壓波形，例如由開關電源供電的計算機負載波形，也呈現類似于故障電弧平坦的肩部。因此，電弧故障斷路器必需要能區(qū)別正常電弧和故障電弧, 這樣才能迅速、有效地提供保護，同時防止誤動作的發(fā)生，這是電弧故障斷路器的技術關鍵。圖1 電阻電感混合負載電弧故障的電流電壓波形2.2 故障電弧檢測技術終端電路用電弧故障斷路器主要采用基于電壓電流波形的

9、電弧檢測方法。在出現電弧故障時，電網中故障電壓和故障電流的波形會呈現不同的特性。綜上所述，故障電弧的電流電壓波形具有以下特征：1) 每個周期在電弧熄滅過零和重燃期間，電弧電流波形會出現兩個電流短暫為零的 “平肩部”;2)故障電弧電壓和電流的波形是不穩(wěn)定的和隨機的;3)電壓和電流的波形包含有高頻噪聲;4)電弧電流di/t高于正常電流波形;5)除電弧熄滅和重燃部分外，電弧電壓波形近似于矩形。因此，電弧故障斷路的檢測技術就是如何提取電弧波形的特征，并識別正常電弧和故障電弧的差異，確保AFDD正確動作。電弧故障檢測方式，首先采用電流傳感器檢測電路中的電壓或電流信號，將檢測到的信號進行變換放大、濾波，經

10、濾波器處理后的高頻信號或低頻信號，輸入微處理器，由微處理器按預先設定的算法進行計算和判斷，并和存貯器的數據進行對比，如判斷為電弧故障，則發(fā)出脫扣信號，使電弧故障斷路器分斷。這種方式可以檢測其下端電路和用電設備中發(fā)生的電弧故障，比較適合于在終端電路中使用。2.3 基于波形檢測的電弧故障斷路器的工作原理從國內外公司的研究成果來看，根據電弧特征的提取方式和數據處理方式不同，電弧故障斷路器的主要工作原理如下：(1)檢測故障電弧典型頻譜的電弧故障檢測系統(tǒng)圖2是施耐德公司電弧故障檢測系統(tǒng)工作原理框圖，原理框圖的左邊表示電氣裝置，右邊虛線框內的部分是電弧檢測系統(tǒng)展開示意圖。電弧故障檢測系統(tǒng)安裝在電氣裝置中，

11、用以監(jiān)視電氣裝置中的接地故障和電弧故障。圖2 施耐德公司電弧故障檢測系統(tǒng)原理框圖電弧故障檢測系統(tǒng)由di/dt傳感器、帶通濾波器和信號檢測器(電弧故障檢測電路)、積分器(電流測量電路)、電壓過零檢測電路、接地故障傳感器、接地故障放大處理電路、微處理器(包括A/D轉換和運算器)等組成。di/dt傳感器用來檢測電氣裝置中的電流變化率，傳感器鐵心由磁性材料制成，例如鐵淦氧或導磁粉末模壓制成，以便感應快速變化的磁通。傳感器鐵心的導磁率應適當減小，以便在較大的電弧電流通過時不會使鐵心飽和，確保其能檢測電弧。di/dt傳感器二次回路輸出的感應電壓與與一次回路電流的瞬時變化率成正比。調整傳感器的參數使其輸出的

12、信號的范圍和頻譜，可將電弧從負載中區(qū)分出來。di/dt傳感器的輸出信號分二路，一路提供給由帶通濾波器和信號檢測器組成的電弧故障檢測電路，另一路提供給測量電流的積分器。帶通濾波器是一個寬頻噪聲檢測器，由一個或幾個帶通濾波器組成。選擇帶通濾波器的頻率范圍，以便檢測代表電弧故障典型頻譜的頻段噪聲，帶通濾波器將通過濾波器的頻段信號傳送給信號檢測器，與基準電平相比較，如達到足夠的電平，則輸出一個脈沖。帶通濾波器的信號送入一個與門，如果幾個帶通濾波器同時輸出脈沖，則與門送出一個脈沖至微處理器，由微處理器計數并用于電弧檢測運算。傳感器的另一路信號送入積分電路測量電流，積分電路的輸出與電路的交流電流成正比。積

13、分器的輸出信號由A/D轉換器采樣，A/D轉換至少輸出一組8位字節(jié)的采樣數據。采樣電流被轉換成電流峰值、電流區(qū)域、di/dt最大值等信號貯存于每半周期電壓。為防止頻率漂移的影響，通過電壓過零電路檢測電壓過零點，并通過內置定時器測量電壓過零點之間的時間，修正采樣頻率，確保每個周期的采樣數恒定。微處理器接收帶通濾波器的脈沖信號，每半周期的電流峰值、電流區(qū)域、最大di/dt、電流波動等信號，根據預定的方式進行運算和判別，確定是否發(fā)生電弧故障。如確定發(fā)生電弧故障，發(fā)出脫扣指令使斷路器斷開電路。(2)采用“三周期算法”判斷的電弧故障檢測系統(tǒng)圖3所示是德州儀器公司檢測電弧故障設備的原理框圖。檢測電弧故障設備

14、由電流傳感器、輸入感測電路、電弧感測電路、電源、脫扣電路處理單元和開關裝置組成。電流傳感器用以監(jiān)視通過開關裝置的電流，并檢測電流中的高頻分量提供給輸入感測電路，輸入感測電路對交流信號進行濾波和整流，并將經過整流的信號提供給電弧感測電路。電弧感知電路將有可能發(fā)生電弧的電壓電平和數字信號提供給處理單元，隨后在處理單元中測量電壓電平，并使用一種或多種算法分析電壓測量結果和數字信號，以確定該信號是電弧故障還是干擾負載產生的信號，如判定是電弧故障信號，觸發(fā)脫扣電路，使開關裝置斷開被保護電路。時間：2014-01-06 09:37 來源：低壓電器雜志 編輯：魏志娟圖3 德州儀器公司檢測電弧故障設備的原理框

15、圖詳細的電路結構如圖4所示，電流傳感器為互感器TR1，將電流的高頻分量從初級線圈L1耦合到L2，TR1為弱耦合互感器。感測電路由電容器C1、電阻器R1-R2及二極管D1-D6組成，電流傳感器的次級線圈L2連接在電容器C1與電阻R2之間，電容器C1對L2輸出的AC信號進行高通濾波。電阻器R1和R2連接后接地，為L2提供接地基準。二極管D1-D2和D4-D5組成全波整流橋，在S點輸出全波整流信號。D3-D6和電弧感測電路的電容C2形成記錄電路，使S點的輸出電平與感測電路的輸入成正比。電弧感測電路由電容器C2、積分電容器C3、電阻器R3-R7、運算放大器OPA以及二極管D7組成。電容器C2和電阻器R

16、4連接在電弧感測電路輸入端S與地之間。運算放大器OPA與電阻R5-R6形成非反相放大器，電容器C2連接到運放的正向輸入端，運放輸出端連接二極管D7、電阻R7和積分電容器C3，C3一端接地一端與微處理器的引腳9連接。電阻R7和電容器C3，構成低通濾波器，以過濾高頻噪聲。電弧感測電路的作用是將C2的電壓變化轉換為一定寬度的響應有效di/dt(電弧事件)脈沖,電弧事件增加,C3上的積分電壓也增加。微處理器采用MSP430F1122或其他任何合適的微處理器，微處理器的引腳9在每個線電壓半周期靠近電壓過零處測量一次電容器C3上的電壓VC3，即積分電容器C3上所累積的電壓和，并且在每次測量后將C3上的電壓

17、置零。微處理器將測量電壓經過A/D轉換貯存在存貯器中。OPA的輸出直接連接到微處理器的引腳13，向微處理器提供脈沖計數信號，微處理器使用內部計數器監(jiān)視脈沖計數信號，以跟蹤信號內發(fā)生的脈沖，微處理器貯存與測量電壓和脈沖計數有關的數據，并使用一種或多種算法處理數據，以確定所述的電壓/脈沖是電弧事件還是干擾負載。脫扣電路由電容器C5-C7、電阻器R11-R12、二極管D9、可控硅SCR1組成。開關電路由整流橋D12-D15、脫扣線圈、壓敏電阻MOV1組成。電源電壓經過脫扣線圈連接到整流橋，整流橋輸出一端經過二極管D8與脫扣電路的SCR1陽極連接。當微處理器檢測到電弧故障時，在引腳14輸出一個高電平，

18、SCR1導通，脫扣線圈通以電流，使開關裝置脫扣。電源部分由R13-R20、電容器C8-C10、二極管D10和穩(wěn)壓管D11組成。穩(wěn)壓管D11經過電阻R20與微處理器引腳2(Vcc正端)連接，給微處理器提供電源。C8接在R16、R17連接處地之間并向微處理器引腳8提供基準電壓(VRFF)，電容C8上電壓與整流橋D12-D15成正比，即與電路的線電壓成正比，因而微處理器通過VRFF可監(jiān)視電路的線電壓，從而確定何時測量電容器C3的電壓。檢測電弧故障的關鍵是如何處理檢測到的信號，本原理圖中是采用三周期算法(TCA)來減少誤動作發(fā)生。三周期算法是：計算周期1的數值(Vn-1)的減去周期2的數值(Vn)，并

19、取絕對值，得到第一計算值;計算周期3的數值(Vn+1)減去周期2的數值(Vn)，并取絕對值，得到第二計算值;計算周期3的數值(Vn+1)減的去周期1的數值(Vn-1)，取絕對值，得到第三計算值，接著計算第一值加第二值減去第三值，并取絕對值，即TCA步驟如下式所示：TCA=(Vn-1- Vn +Vn+1- Vn -Vn+1- Vn-1 (式1)TCA計算的每個求和代表在各自采樣周期內發(fā)生的電弧總數，如采樣周期終點確定的求和超過預定的最大閾值，則認為檢測到電弧故障，微處理器觸發(fā)SCR1，使開關裝置斷開負載的電源。圖4 德州儀器公司檢測電弧故障設備的原理框圖從上述幾種電弧故障檢測方式可以看出，基于波

20、形檢測的檢測原理的關鍵技術如下：1)采用電流互感器采集電弧電流的高頻信號，尤其是電壓過零區(qū)域電弧電流突變的高頻信號，作為采集電弧電流的最主要依據，將高頻信號送入微處理器進行處理和判斷。因此，采集電弧電流的互感器一次回路只有一根相導線或中性線通過?；ジ衅鲬哂幸欢ǖ母哳l響應特性、低鐵損、高飽和磁感應密度和較好的穩(wěn)定性。2)采集電壓信號，電弧的高頻信號及變化狀況作為判斷和計算的依據之一，同時作為基準電壓輸入微處理器，用于采集、處理電流高頻信號和確定電流電壓相位的時間基準，采集信號貯存于微處理器，作為計算的依據。3)信號處理電路，信號處理電路采用微處理器和合適的軟件進行處理。信號處理電路的關鍵是如何

21、提取故障電弧的特征，將其從類似波形中區(qū)分開來。微處理器根據檢測回路輸入的電弧電流和電壓波形的數據，例如電流和電壓的峰值、di/dt、電弧電流變化趨勢、電壓與電流的相位角等特性數據，采用合適的算法進行計算，提取電弧電流和電壓波形的特征，與貯存的負載特性進行比較，由此確定檢測到的電弧是故障電弧還是正常電弧。目前，常用的算法有“三周期”算法，計算電弧電流變化的趨勢;采用傅里葉分解來分析電弧電流的諧波成分;采用小波變換分析方法分析電流中周期性的奇異點來判斷是否發(fā)生電弧故障等，也有學者提出可將非線性的混沌理論和分形理論運用到故障電弧的特征信息提取之中。相信隨著對故障電弧算法和各種正常電弧負載研究的深入和

22、數據的積累，采用電流電壓波形檢測故障電弧的精確度會越來越高，使電弧故障斷路器的可靠性進一步提高。3 電弧故障斷路器相關標準3.1主要性能要求及技術指標目前與電弧故障斷路器相關的產品標準有：美國的UL1699電弧故障斷路器、IEC 62606：2013 電弧故障檢測裝置的一般要求(第一版)，以及我國正在制訂的國家標準電弧故障保護電器(AFDD)的一般要求等。這些標準根據AFDD的功能，提出了相應的性能要求和試驗方法，主要的性能要求如下：(1)電弧故障動作特性電弧故障斷路器應能檢測接地電弧故障、并聯(lián)電弧故障和串聯(lián)電弧故障。其在相應電弧電流下的動作時間如表1和表2所示，表1為小電弧電流下的最大分斷時

23、間，表2為大電弧電流下的最大分斷時間(用0.5 s 內允許的最大電弧半波數來表示)，大電弧電流可以由接地電弧故障或并聯(lián)電弧故障產生。表1額定電壓為230V的AFDD分斷時間極限值試驗電弧電流(a)3A5A10A16A32A63A最大分斷時間1s0.5s0.25s0.15s0.12s0.12s（a）試驗電流是試驗電路中發(fā)生燃弧前的預期電流。表2 額定電壓230V的AFDD在0.5s內允許的最大電弧半波數試驗電弧電流（a）75A100A150A200A300A500AN（b）12108888(a)試驗電流是試驗電路中發(fā)生燃弧前的預期電流。(b) N是額定頻率下的半波數。(2)電弧故障斷路器在負載側

24、連接各種電氣器具時應正確動作在電弧故障斷路器的負載側連接各種負載時, 例如，電子式開關電源、真空吸塵器、電子式調光器、螢光燈等類似故障電弧的負載時，電弧故障斷路器不會產生誤動作，并不會因這些負載的屏蔽作用而失去判別能力，應能繼續(xù)檢測電弧故障。(3)電弧故障斷路器應具有能檢查電弧檢測電路的試驗裝置電弧故障斷路器應具有手動觸發(fā)或自動觸發(fā)或兩種兼有的檢查電弧檢測電路的試驗功能。手動試驗時，電弧故障斷路器應脫扣。自檢試驗功能應每次接通時執(zhí)行，并且檢測間隔不應超過一天。自檢過程中，進行試驗時不要求斷開觸頭。在試驗功能執(zhí)行過程中，電氣裝置的保護導體不應帶電。3.2 主要的試驗方法與電弧故障檢測有關的試驗有

25、：串聯(lián)電弧故障試驗、并聯(lián)電弧故障試驗、屏蔽試驗和誤脫扣試驗等。3.2.1 碳化通道電纜試品制備和電弧發(fā)生器在電弧故障檢測時通常采用具有碳化通道的電纜或電弧發(fā)生器來產生電弧，具體的制作方式如下：(1)碳化通道電纜試品制備將兩根截面積為1.5mm2的導線緊密地捆綁在一起(如用膠帶)，應使用平行導線電纜?？刹捎梅螱B/T 5023.1附錄A的60227 IEC41分類的扁形銅皮軟線或其他類似的導線。電纜試品按下列方式準備：a) 電纜截成最小長度為200mm，并在電纜試品兩端25mm處將其分成單股導線;b) 從電纜一端將兩根導線間的絕緣層切開50mm，切割深度應能露出導線而沒有切斷任何線絲;c) 絕

26、緣切口用黑色的PVC電氣絕緣帶包裹兩層，然后再在外面用玻璃纖維帶包裹兩層;d) 在電纜上絕緣切口的另一端將導線的絕緣剝開約12mm，以連接試驗電路。然后對電纜試品進行預處理，以便在兩根導線之間的絕緣上產生碳化導電通道：a) 電纜試品連接一個能提供30mA短路電流和至少7kV開路電壓的電源，通電約10s，或者至停止冒煙;b) 電纜試品連接一個能提供300mA短路電流的電路，電壓至少為2kV或足以使電流流過。電路通電約1分鐘，或者至停止冒煙。如果與碳化路徑串聯(lián)的一個100W/220V的白熾燈或等效阻值，在220V時能開始發(fā)光，則認為已形成了碳化路徑。(2)電弧發(fā)生器 電弧發(fā)生器由一個固定電極和一個

27、移動電極構成，其結構圖如圖5所示。圖5 電弧發(fā)生器一個電極為直徑6mm的碳-石墨棒，另一個電極為銅棒。一個或兩個電極的燃弧端可制成尖端，如圖所示，“a”的尺寸約為177.5mm。當接入電路中時，兩個電極分開至一個合適的距離，應在電極間產生穩(wěn)定的燃弧。3.2.2 串聯(lián)電弧故障試驗串聯(lián)電弧故障試驗電路如圖6所示，將電纜試品和AFDD串聯(lián)進行試驗。每次試驗時都應使用新的電纜試品。試驗應在AFDD的額定電壓及表1規(guī)定的每個電弧電流等級下進行試驗，AFDD應在表1對試驗的電弧電流規(guī)定的時間內斷開電弧故障。圖6 串聯(lián)電弧故障試驗電路圖串聯(lián)電弧故障檢測試驗的方式分以下幾種：(1) 驗證電路中突然出現串聯(lián)電弧

28、故障時的正確動作;(2) 驗證接入帶串聯(lián)電弧故障負載的正確動作;(3) 驗證閉合串聯(lián)電弧故障時的正確動作;(4) 極限溫度下的試驗。極限溫度下的試驗：AFDD依次在下列條件下，進行本文3.2.2中(1)的試驗：a) 周圍溫度： -5，僅在表1最小電流值和0.85倍額定電壓下進行;b) 周圍溫度：+40，AFDD先在合適電壓下通以額定電流至熱穩(wěn)定狀態(tài)。僅在AFDD額定電流和1.1倍額定電壓下試驗。達到穩(wěn)態(tài)之后，斷開負載電流，并立即進行脫扣試驗。3.2.3 并聯(lián)電弧故障試驗(1) 驗證限流并聯(lián)電弧時的正確動作按表2的規(guī)定，當0.5s內電弧半波數量達到表中的要求時，AFDD應能斷開電弧故障。一個電弧

29、半波是指10ms(額定頻率50Hz)期間產生的所有電流波形。在此期間可能部分時間但不是所有時間均有電流流過。一個完整正弦半波電流不可視為一個電弧半波。在故障電流為75A和100A 的情況下進行試驗，試驗電路圖按圖7。圖7 并聯(lián)電弧故障試驗電路如果燃弧半波在0.5s內達到表2規(guī)定的數量，AFDD應斷開電弧故障。如果燃弧少于表2規(guī)定的半波數且AFDD沒有脫扣，則用新的電纜試品重復進行試驗。(2) 驗證切割電纜并聯(lián)電弧試驗時的正確動作試驗電路圖仍采用圖7的試驗電路圖，但圖中的電纜試驗品用圖8切割電纜試驗裝置(或采用等效的裝置)替代。圖8 切割電纜試驗裝置鋼制刀片厚度應為3mm，外形尺寸約為32mm1

30、40mm。刀片應固定在杠桿臂上以保持一定的切割角來達到效果。試驗時，刀片應定位，使其與第一根導線可靠接觸，而與另外一根導線產生電弧接觸。被試電纜樣品應為常用的兩根導線并緊密地扎在一起(如用膠帶)，其截面積按表4的規(guī)定。樣品最大長度應為1.2m，且應按圖8所示置于刀片下面。表4 對應于額定電流的試驗銅導體 額定電流 InAIn66In1313In2020In 2525In3232In 5050In 63S mm211.52.5461016試驗應在AFDD的額定電壓和表2的預期電弧電流下進行，通過阻抗Z調整試驗電弧電流。在每個電流等級下采用三個樣品進行試驗。每個電纜試品應僅用于一次試驗。如果燃弧半

31、波在0.5s內達到表2規(guī)定的數量，AFDD應斷開電弧故障。如果燃弧少于表中規(guī)定的半波數且AFDD沒有脫扣，則用新的電纜試品重新進行試驗。(3)驗證接地電弧故障時的正確動作在5A和75A的電流下進行本文3.2.3中(1)的試驗，但以產生接地電弧故障的方式，試驗電路見圖9。按照表1中5A和表2中75A的規(guī)定時間，AFDD應斷開。如果電弧故障在0.5s內出現表2規(guī)定的半波數，AFDD應斷開電弧故障。如果燃弧少于表2中規(guī)定的半波數且AFDD沒有脫扣，則用新的電纜試品重新進行試驗。圖9 驗證對地并聯(lián)電弧故障試驗電路3.2.4 屏蔽試驗屏蔽試驗是用來檢驗電弧故障斷路器在各種類似電弧負載的屏蔽下仍能正確地檢

32、測電弧故障。本試驗應在下列不同的抑制配置下檢查AFDD的正確動作。屏蔽試驗以3.2.2中(1)的試驗方法為基礎，可用碳化電纜試品來產生電弧故障，也可用電弧發(fā)生器來產生電弧。當采用電弧發(fā)生器時，動作時間為表1規(guī)定值的2.5倍。(1) 抑制性負載屏蔽試驗第一組試驗在不帶抑制性負載的情況下進行。AFDD和電弧發(fā)生器或電纜試品按圖10接入電路，電流由一個阻性負載來調節(jié)。試驗時S1斷開，試驗電壓應是AFDD的額定電壓，對額定電壓為230V的AFDD，在3A電流下進行試驗，每個AFDD在應測試三次。圖10 屏蔽試驗電路(抑制性和干擾性負載)圖11 屏蔽試驗的試驗配置第二組試驗在施加抑制性負載的情況下進行，

33、采用同樣的阻性負載。AFDD、阻性負載(如果有時)和電弧發(fā)生器或電纜試品接入圖11所示的每種電路配置。AFDD應在下述每種屏蔽負載下進行試驗：a) 起動和運行一個帶通用電動機的真空吸塵器，對230V的AFDD，其滿載額定電流為5.4-6A。b) 電子式開關電源(或開關電源組),在額定電壓230V下總負載電流至少為2.5A，最小總諧波畸變(THD)為100%，單獨3次諧波最小畸變率為75%， 5次諧波最小畸變率為50%，7次諧波最小畸變?yōu)?5%。接通開關電源(或開關電源組)。c) 額定電壓230V下，最大起動電流峰值為65A10%的電容起動電動機(空壓機型)帶載起動(在壓縮機氣缸無任何氣壓條件下

34、操作)并運行。d) 對230V的AFDD，用一個帶濾波線圈的600W電子燈光調節(jié)器(晶閘管型)控制600W鎢燈負載(由2個150W燈泡和3個100W燈泡組成)，調節(jié)器預先分別設定至滿載、導通角60、90、120以及剛使燈點亮的最小設定值，接通調節(jié)器。e) 2個40W熒光燈外加一個5A的阻性負載。f) 總功率至少為300W、由電子變壓器供電的12V鹵素燈，再加上一個5A的阻性負載。g) 手持式電動工具，例如功率至少為600W的電鉆。每個屏蔽負載在每種配置下應進行了三次試驗，AFDD應在表1規(guī)定的時間內斷開電路。對圖11中A和C的配置，當屏蔽負載的工作電流小于3A時，可不進行試驗。(2) EMI濾

35、波器屏蔽試驗AFDD安裝在圖11所示的配置B的電路中。對于額定電壓為230V的AFDD，應采用3A的負載電流進行電弧試驗。當采用碳化電纜試品時，AFDD應在表1規(guī)定的時間內斷開電弧故障;當采用電弧發(fā)生器時， AFDD應在2.5倍表1規(guī)定時間內斷開電弧故障。EMI濾波器的結構如下：a) 濾波器1：安裝2個0.22F的EMI濾波器。每個濾波器應安裝在兩根長15m、2.5mm2的阻性負載電纜的一端。濾波器應位于大約長2.0m、1.5mm2的軟電纜的末端。引燃電弧的位置如圖12所示。b) 濾波器2：在長15m、2.5mm2電纜的末端安裝圖14所示的EMI濾波器，濾波器應位于長2m、1.5mm2的軟線的

36、末端。AFDD及引燃電弧的位置如圖13所示。屏蔽試驗電纜可采用GB/T 5023.1附錄A的60227 IEC41或60227 IEC02分類的導線。L1、L26.36 mH;L30.036 mH;L4、L51.47 mH;C11000 nF;C20.27 F;C3、C4 、C5、C60.002 F;R330 kW圖14 試驗電路圖14中的濾波器的結構(3) 線路阻抗的屏蔽試驗AFDD按預期要求接入分支線路，在下述線路阻抗條件下，AFDD應按表1規(guī)定的分斷時間動作。分支線路由長30m、2.5mm2的鎧裝電纜(帶鋼制套管的2根導線)組成。額定電壓為240V的AFDD，電弧故障應與3A的負載串聯(lián)，如圖15所示。圖15 線路阻抗的屏蔽試驗電路圖3.2.5 誤脫扣試驗(1)串擾試驗兩個分支電路由同樣的相線和中線供電，如圖16所示，安裝的盡可能靠近。一個帶AFDD保護，另一個不帶AFDD保護(但是帶傳統(tǒng)的過電流保護)，兩個電路中連接的都是5A的阻性負載。僅不帶AFDD保護的電路中由電弧發(fā)生器產生電弧，按3.2.2中(3)的試驗條件進行試驗，電弧應持續(xù)0.5s;另一路中的AFDD不應脫扣。圖16 串擾試驗電路圖(3)帶各種干擾負載試驗AFDD按3.2.4中項(1)的方法，用項a)至項g的干