乐清故障电弧保护器功能

一、产品说明
JTL-A-AF/63故障电弧探测器，能够对低压配电系统(400V)引起的火灾、人身触电、系统故障、L/N线对地线、L线对N线等发生的故障电弧或者电设备接触不良进行监控报警。故障电弧会产生电火花直接引燃物体然后产生火灾。检测大于7个周波的故障电弧并且大于20%故障电弧发出声光报警，具备一路报警开关量输出，一路输入，一组CAN通讯接口。
JTL-A-AF/63型号故障电弧探测器依据国家标准GB14287. 4- 2014、GB50045- 95 (2014版)、GB13955 -2014，同时参考国际电工标准1EC62020，I EC60755、I EC60364。
二、

故障电弧探测器


三、端子及接线说明
JTL-A-AF/63故障电弧探测器端子接口1、监控电源接线：右边为L，左边为N线。
2、CAN通讯线：L、H接CAN。
3、输入连接：In+、 In- (开关量输入)。
4、报警输出：0+、0- (开关量输出)。
备注;接地端子接地。
四、安装说明
JTL-A-AF/63采用35mm标准导轨安装，产品尺寸：76 mm ×90 mm ×74 mn。
五、操作说明
5.1 正常监控查询。
1、 开机时默认进入正常监控界面、如果长按“复位”键进入地址设置。
2、 按“复位”键进入地址设置。
5.2 地址设置。
1、长按“复位”进入菜单(**个参数就是地址)。
2、 按中间按键进行选择数据设置位，较下面按键设置数据。
3、设置密码为11会自动进入设置地址菜单。
4、 按中间移动光标移动位。
5、 按复位返回正常监控界面。



技术参数
故障电弧精度精度：±1次


温度响应时间：<1s


误报警延时时间：0-60s


电源输入范围：AC80-300V，DC90-300V


满负载功率：1W


最小功率：0.5W


通信类型:CAN2.0光电隔离


通信速率：20kbps


隔离电压：2500Vac


报警输出：一路无源输出


报警输出较大导通电阻：100毫欧


报警输出较大开关电压：250Vac或30Vdc


报警输出较大开关电路：3A


报警输出隔离电压：5000Vac


报警输出机械寿命：4000000次


使用温度：-10℃-70℃


保存温度：-50℃-80℃


使用湿度：0%-90%无结露


保存湿度：0%-95%无结露

1、故障电弧探测的必要性


电气火灾监控系统的基本组成包括：电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器。该系统能够对被保护线路中的电流、剩余电流、温度进行监视，并及时发现电气火灾隐患，预防电气火灾发生。但许多严重的火灾事故仅仅是由线路中低于额定电流或预期短路电流的故障电弧引起的。这些危险的电弧可能发生在设计不合理或者老化的供电线路、电器插头以及家用电器的电源线、内部线束或零部件绝缘。当故障电弧发生时，线路上的漏电、过流和短路等保护装置，可能无法检测到或者无法*动作切断电源，较易引发火灾。


2、故障电弧较主要的危害是引发火灾


故障电弧的较主要危害是引发火灾，当故障电弧产生时，其中心温度高达3000℃~4000℃，并且伴有金属熔化物喷溅出来。故障电弧产生的高温高热，较易引燃线路绝缘层导致线路起火，如果在故障点附近存在有可燃物时，也较易引燃可燃物而导致火灾的发生。


3、电气火灾监控系统无法监测的几类故障电弧


1）接地故障电弧


在电气线路短路起火中，接地故障电弧引起的火灾远多于带电导体间的故障电弧火灾。这首先是因为接地故障发生的几率远大于带电导体间短路的几率。


由于接地性故障电弧发生时，电流波形会发生畸变且故障电弧电流时有时无，导致剩余电流式探测器无法准确可靠地检测到该类故障。


2）串联故障电弧


电气连接点在电气连通、机械强度和保护措施三方面都是较薄弱或较易出现故障的环节，会直接导致电弧或发热，进而引起电气火灾。


当线路中发生串联故障电弧时，线路中的剩余电流不发生变化，导致电气火灾监控系统无法对该类故障电弧进行监控。


⑶ 带电导体间的并联故障电弧


电气线路的两线芯相互接触而短路时，线芯未焊死而融化成团，两熔化金属团收缩脱离时可能建立电弧。


在并联电弧建立初期，由于电弧具有很大的阻抗和电压降，限制了故障电流，线路上的断路器无法及时可靠动作并切断电源，从而使电弧持续存在。


符合标准


GB14287-2011《电气火灾监控系统 *4部分：故障电弧探测装置》；


本标准依据GB/T1.1-2009《标准化工作导则 *1部分：标准的结构和编写规则》起草。


本标准由*人民共和国公安部提出，由全国消防标准化技术**火灾探测和报警分技术**归口。


本部分负责起草单位：公安部沈阳消防科学研究所。


中国建筑标准设计研究院编制的《电气火灾监控系统》国家建筑标准设计参考图集；


国家标准GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》增加的故障电弧式电气火灾监控探测器的相关规定；


应用场所


现代大体量建筑、公共集聚场所建筑和一类高层建筑；


商场、体育馆、礼堂、影剧院、大型医院、学校；
电信楼、财贸金融楼、大型办公楼、展览馆、高级酒店；地铁设施、火车站、汽车站、隧道、大型企业厂房等建筑。
1、故障电弧探测的必要性
电气火灾监控系统的基本组成包括：电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器。该系统能够对被保护线路中的电流、剩余电流、温度进行监视，并及时发现电气火灾隐患，预防电气火灾发生。但许多严重的火灾事故仅仅是由线路中低于额定电流或预期短路电流的故障电弧引起的。这些危险的电弧可能发生在设计不合理或者老化的供电线路、电器插头以及家用电器的电源线、内部线束或零部件绝缘。当故障电弧发生时，线路上的漏电、过流和短路等保护装置，可能无法检测到或者无法*动作切断电源，较易引发火灾。
2、故障电弧较主要的危害是引发火灾
故障电弧的较主要危害是引发火灾，当故障电弧产生时，其中心温度高达3000℃~4000℃，并且伴有金属熔化物喷溅出来。故障电弧产生的高温高热，较易引燃线路绝缘层导致线路起火，如果在故障点附近存在有可燃物时，也较易引燃可燃物而导致火灾的发生。
3、电气火灾监控系统无法监测的几类故障电弧
1）接地故障电弧
在电气线路短路起火中，接地故障电弧引起的火灾远多于带电导体间的故障电弧火灾。这首先是因为接地故障发生的几率远大于带电导体间短路的几率。
由于接地性故障电弧发生时，电流波形会发生畸变且故障电弧电流时有时无，导致剩余电流式探测器无法准确可靠地检测到该类故障。
2）串联故障电弧
电气连接点在电气连通、机械强度和保护措施三方面都是较薄弱或较易出现故障的环节，会直接导致电弧或发热，进而引起电气火灾。
当线路中发生串联故障电弧时，线路中的剩余电流不发生变化，导致电气火灾监控系统无法对该类故障电弧进行监控。
⑶ 带电导体间的并联故障电弧
电气线路的两线芯相互接触而短路时，线芯未焊死而融化成团，两熔化金属团收缩脱离时可能建立电弧。
在并联电弧建立初期，由于电弧具有很大的阻抗和电压降，限制了故障电流，线路上的断路器无法及时可靠动作并切断电源，从而使电弧持续存在。
4、精准判定
对于故障电弧探测器来说，如果能够精准判断每一个线路使用电量的情况就可以保证电弧的正常性。如果电弧出现了故障，也能够及时予以回馈。故障电弧探测器就有这样的功能，它可以监控到每一个线路，如果这些线路出现了异常就会及时的做出反应，让人们知道需要进行检修。
5、远程控制
故障电弧探测器的接口是标准接口，可以和其他的消防监控设备实时的进行连接和通讯，对于工作人员来说，这样就可以更好地观察电弧的使用情况，从源头上杜绝电弧导致的电气火灾。
6、及时反馈
当故障电弧探测器检测到有故障点的时候，装置就会及时的将这些相关的信息反馈到监控的设备上，故障的具体位置和区域这些信息也会及时的做*，这样能够帮助工作人员更快的进行维护。
7、声光报警
当故障电弧探测器检测到出现故障的电火之后就会发出声光报警，可以让工作人员**时间就发现故障，并进行处理。正是由于故障电弧探测器有这样的特性，所以不管什么时候出现了问题，管理者都可以及时解决，保证用电安全
8、自我检测
故障电弧探测器不仅可以检测电弧的故障点，还会进行自我的检测，如果探测器本身出现了问题也会及时报警，这样可以保证整个电路监控系统的正常作业，让人们的生活用电变得更加安全。在生活当中，为了能够让故障电弧探测器更加正常的作业，我们一定要及时对他进行维护和检修，只有这样才能够保证他正常的作业，维护我们的生命财产安全。

据美国消费产品安全**的不完全统计的数据来看，在美国每年都会有**过三十万起家庭火灾出现，几乎有四分之一的火灾原因都是由于用电系统故障而引起的，每年都给美国带来非常大的财产以及生命损失。到了上世纪90年代，一些科学家通过故障电弧点附近常常伴随着声、光、热、电磁辐射和压力等物理现象，利用温度、声音、光敏及压力等传感器，制作了故障电弧检测系统，但这些系统主要用于防范低压开关柜中的故障电弧，对于配电线路中发生的故障电弧，由于其电流较小，物理现象微弱，而且燃弧位置难以预测，这些特点大大增加了低压配电线路中故障电弧检测的难度。

故障电弧探测器在是一种可以随时监控并探测到故障电弧，并且同时还能及时切断相关电源防止起火的一种电气线路保护装置。后来又经过几年的不断发现和研究的深入，相关*发现配电系统出现故障电弧时，线路中的电流、电压波形会相应变化，因此开始转向了对电弧电流、电压的检测技术的研究。经过十几年的发展，在电弧探测装置的开发方面也取得了较大的突破，在1999年美国率先颁布了用于规范AFCI产品(电弧故障断路器,Arc Fault Circuit Interrupt)的 UL1699 标准以来，较大的推动了电弧故障检测技术的发展。


在我国，2014年国内标准GB14287.4《电气火灾监测系统*4部分：故障电弧探测器》、JB/T 11681《电弧故障检测装置（AFDD）的一般要求》相继发布，较大的促进了国内对于故障电弧监控装置的研究发展，加快了该类产品的市场推进步伐，完善了我国在电气防火领域的监控部署。


1、精准判定


对于故障电弧探测器来说，如果能够精准判断每一个线路使用电量的情况就可以保证电弧的正常性。如果电弧出现了故障，也能够及时予以回馈。故障电弧探测器就有这样的功能，它可以监控到每一个线路，如果这些线路出现了异常就会及时的做出反应，让人们知道需要进行检修。


2、远程控制


故障电弧探测器的接口是标准接口，可以和其他的消防监控设备实时的进行连接和通讯，对于工作人员来说，这样就可以更好地观察电弧的使用情况，从源头上杜绝电弧导致的电气火灾。


3、及时反馈


当故障电弧探测器检测到有故障点的时候，装置就会及时的将这些相关的信息反馈到监控的设备上，故障的具体位置和区域这些信息也会及时的做*，这样能够帮助工作人员更快的进行维护。


4、声光报警


当故障电弧探测器检测到出现故障的电火之后就会发出声光报警，可以让工作人员**时间就发现故障，并进行处理。正是由于故障电弧探测器有这样的特性，所以不管什么时候出现了问题，管理者都可以及时解决，保证用电安全


5、自我检测


故障电弧探测器不仅可以检测电弧的故障点，还会进行自我的检测，如果探测器本身出现了问题也会及时报警，这样可以保证整个电路监控系统的正常作业，让人们的生活用电变得更加安全。在生活当中，为了能够让故障电弧探测器更加正常的作业，我们一定要及时对他进行维护和检修，只有这样才能够保证他正常的作业，维护我们的生命财产安全。

1内部故障电弧及其危害

1.1故障电弧产生的原因


开关柜内部故障电弧产生的原因很多，但一般可总结归纳为以下5种[3]：


(1) 绝缘故障的因素


主要包括使用的绝缘材料爬距不足、材质缺陷，年久失修、强磁场电场引起的绝缘老化等都可能造成绝缘故障。


(2) 回路不良的因素


主要包括连接处接头截面过小、紧固螺栓松动、接触面腐蚀及触头接触不良等缺陷，在过流时*引起发热、起火进而导致相间、对地击穿短路等。


(3) 外物进入的因素


主要包括小动物等的误闯误入，维修人员在工作后将工具遗漏在柜内等。


(4) 人为操作的因素


主要包括操作人员走错间隔、误操作、对工作区域未接地和未验电等。


(5) 系统方面的因素


主要包括系统增容、改变接地方式、大量应用电缆、保护及自控装置配置不当以及系统谐振过电压的存在等。


1.2故障电弧的危害


当开关柜的某个部位或隔室产生故障电弧后，故障电弧首先在中心导体和壳体间燃烧，而在内部磁场电磁力的作用下，电弧通常是不稳定的，会在电磁力的作用下沿中心导体做圆周方向或径向转动，使柜内电弧温度快速上升，并加热周围的空气致其膨胀，并产生巨大的压力，使开关柜内外产生强大的压力差，将导致柜门被炸开、内部不牢固的部件飞出。


开关柜内部故障电弧燃烧所产生的能量可高达几十兆，甚至几百兆，它与故障电流的平方及电弧燃烧的持续时间成正比。在燃烧持续时间**过100ms后，所释放的能量开始急剧增加并呈指数级上升，引起包括弧光、弧声、热量及压力等效应。接着这些故障效应对开关设备的电缆、铜排以及钢材造成严重损坏。同时高温高压气体伴随电弧效应所产生炽热的金属和非金属材料颗粒将由柜内逸出，随时可能造成人身伤害，甚至引起火灾[3]。可见，开关柜内部故障电弧的危害性非常大。


2故障电弧的保护与检测技术


2.1传统的保护方案


据有关统计资料表明，如果在35ms内切除故障，损坏程度比较轻，检查绝缘没有问题后便可继续投入使用；在100ms内切除故障，有较小的损坏，只需进行简单的清理、检测及维修后便可继续投入运行；但**过500ms后切除故障，就会造成部分设备严重损坏，甚至人员伤亡，需要更换损坏的设备才能够投入运行[4]。可见，开关柜故障的切除时间是关键性指标，与危害程度呈正相关的关系，故障切除保护系统的设计要求满足低于100ms的硬性指标，才能达到满意的效果。


传统的故障电弧保护方案有[2]：变压器后备过流保护，国内应用较广泛的保护方案，但其保护跳闸时间长达1.2～2.0s，远不能满足需求；馈线过流保护闭锁变压器后备保护，保护动作时间一般为300～400ms，有一定程度的缩短但也不能满足100ms切除故障的要求；采用环流原理的高阻抗母线差动保护，动作时间可控制在35～60ms，可满足，但成本高，应用局限性大，难推广。因此，能够快速实现动作保护的故障电弧检测技术及其保护装置应运而生。


2.2现代检测技术


故障电弧的现代检测技术主要是通过传感器检测弧光、弧声、电压电流、压力等电量和非电量信号，并对检测到的信号进行分析或与相应的设定值进行比较，判断出是否产生故障电弧，从而提供适当的预防保护措施，避免电弧灾害的发生。归纳起来，现代电弧检测技术主要有以下几种：


(1) 弧光检测技术[3,5]


通过检测开关柜内部故障发生时所发出的电弧光来判断故障并切断电流。弧光保护系统主要由光纤探头、弧光信号检测单元、故障分析处理单元等组成，而弧光是电弧较明显且变化较快的特征物理量，因此该系统具有**高速的动作性能，是比较理想的解决方案。文献[5]通过对一系列多种光源的研究后，确定了开关柜内部故障电弧弧光的特征，研发了一种实用的分布式多点内部故障电弧保护装置。


(2) 弧声检测技术[6,7]


利用故障电弧伴生的放电声的特征频率，建立故障电弧弧声预测预警机制，将故障电弧消灭在萌芽阶段。文献[7]据此提出基于三层小波包解的频带能量特征弧声识别算法，构建了基于DSP的弧声早期预警系统，并通过实验验证了该系统的可靠性。


(3) 电流检测技术[1,8]


故障电弧发生时，回路中的电流会发生明显的变化，通过分析电流波形突变的特征来实现对故障电弧的判断。文献[1]提出了利用积分、均方根运算、小波和频谱分析提取表征电弧电流突变信息的特征信息，再用突变理论建立低压开关柜内部故障电弧判别的模型，通过特征量信息融合判断故障电弧的情况；


(4) 压力检测技术[2]


当开关柜内产生故障电弧时，电能就会转换为大量的热能，使柜内周围的空气温度异常升高，进而使柜内部的压力增大，对柜体产生冲击力。