由于國內(nèi)相對應(yīng)的故障電弧探測器產(chǎn)品較少，在如何實施此條規(guī)范問題上產(chǎn)生了一些混亂。施工圖審查單位要求按規(guī)范實施，但由于設(shè)計人員對故障電弧保護認識不足及符合規(guī)范的產(chǎn)品稀缺，以致此條規(guī)定難以實施。隨著相關(guān)產(chǎn)品制造標準的出臺，目前已具備了電弧故障保護器（AFDD）的設(shè)計、生產(chǎn)和使用條件。

筆者試從電弧故障引起火災(zāi)的起因、電弧故障保護裝置的特性和國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，就其在工程中的應(yīng)用，提出參考意見，供廣大設(shè)計人員參考。

   現(xiàn)有建筑電氣火災(zāi)的防護方式及局限性  

1 建筑電氣火災(zāi)防護方式

建筑電氣火災(zāi)防護方式主要分為以下兩大類。

a. 建筑消防系統(tǒng)：包括火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、消火栓與自動滅火系統(tǒng)等。

其中大多設(shè)施注重火災(zāi)初期的逃生及滅火，電氣火災(zāi)探測報警系統(tǒng)主要是采用剩余電流式電氣火災(zāi)探測器系統(tǒng)及溫度電氣火災(zāi)探測器。

b. 建筑電氣保護開關(guān)：包括熔斷器、斷路器、剩余電流保護器等。剩余電流電保護器（包括剩余電流探測器）是通過對剩余電流的檢測來實現(xiàn)對人身觸電及火災(zāi)的防護。熔斷器、斷路器主要是在電路發(fā)生短路或嚴重過負荷時保護電路，預(yù)防過流引起高溫導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

2 現(xiàn)有配電保護開關(guān)對電弧故障保護的局限性

剩余電流保護器（RCD）可以通過檢測電器裝置內(nèi)的泄漏電流和由電痕化電流引起的對地燃弧而有效減少火災(zāi)危險。

然而事實上，RCD、熔斷器或小型斷路器（MCB）不能減少由帶電導(dǎo)體之間的串聯(lián)電弧或并聯(lián)電弧引起的電氣火災(zāi)危害。串聯(lián)電弧發(fā)生時，由于沒有產(chǎn)生對地泄漏電流，因而RCD無法檢測到這類故障，而且串聯(lián)電弧的故障阻抗降低了負載電流，使得電流低于MCB或熔斷器的脫扣閥值。

在相線與中性導(dǎo)體之間產(chǎn)生并聯(lián)電弧時，電流受限于裝置的阻抗，最嚴重的情況是偶發(fā)間隙電弧，傳統(tǒng)的斷路器并不是為此目的而設(shè)計的，也難以保護此類故障。

   電弧故障保護分析  

電弧的故障電流通常在 100 A以下，而持續(xù)穩(wěn)定電弧的故障電流多在10 A以下，對于這類故障電流，常規(guī)的以電流幅值為判斷依據(jù)的過流保護器是不能完全保護的。

以我國現(xiàn)代住宅中的常規(guī)終端插座支路為例，插座處的預(yù)期短路電流一般在150 ~ 500 A之間，保護開關(guān)通常安裝額定電流為16 A、附帶RCD的C型曲線的微型斷路器。在不發(fā)生對地泄漏的情況下，回路故障電流小于160 A時，很難保證斷路器在0. 1 s內(nèi)瞬動切斷故障電流，為電弧故障引起火災(zāi)留下了隱患。

   國外相關(guān)標準及應(yīng)用  

國外使用故障電弧保護裝置的時間并不長，美國最早開始使用的故障電弧斷路器（AFCI）也只有20年左右。AFCI經(jīng)在住宅中使用后，被認為對電氣火災(zāi)防護有效，1999年美國UL制定并頒布了故障電弧保護的第一部標準：UL 1699（故障電弧斷路器標準）。

美國國家電氣規(guī)范（NEC）2002版制定了故障電弧保護使用的強制性規(guī)定（NEC 2002 - 210. 12 A、B）：

①所有在臥室內(nèi)安裝的支路，都要安裝故障電弧斷路器，以保護整條支路；

②單相電源線加插頭連接的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)器需要安裝電弧保護裝置。NEC 2008（210. 12B）版擴大了故障電弧斷路器使用范圍，要求所有分支電路都要安裝故障電弧斷路器。

2003年，美國國家消防協(xié)會（NFPA）對安裝故障電弧斷路器作出了以下結(jié)論：故障電弧斷路器可以防范75 % ~ 80 % 的電氣線路火災(zāi)。

2004年8月1日后，美國要求在市場銷售的家用空調(diào)必須帶具有電弧保護功能的電源插頭。2007年，美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）發(fā)布《電弧故障斷路器提高家居安全》白皮書，該白皮書認為電弧故障斷路器能在火災(zāi)起始階段就阻止其發(fā)生，是“防患于未然”的技術(shù)。

2014年，美國UL 474要求2017年以后銷往北美的除濕機必須裝配帶故障電弧防護功能的保護器。

相比美國對故障電弧斷路器的應(yīng)用，直到2013年歐洲國際電工委員會才推出故障電弧的防護標準：IEC 62606 - 2013《General requirements for arc fault detection devices》。亞洲的許多國家對電弧檢測和保護的研究相對起步更晚，也正在進行故障電弧防火技術(shù)標準起草。

   國內(nèi)相關(guān)標準  

隨著設(shè)計標準GB 50116 - 2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的出臺，我國相關(guān)部門相繼制定并發(fā)布了與故障電弧檢測有關(guān)的2個國家標準：

GB / T  31143 - 2014《電弧故障保護電器（AFDD）的一般要求》（2015年4月1日實施）；

GB14287. 4 - 2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第4部分：故障電弧探測器》（2015年6月1日實施）。

上述標準的技術(shù)性能和相關(guān)檢測方法目前適用于額定電壓不超過240 V、額定電流（In）不超過63 A、末端安裝的 AFDD產(chǎn)品。

   國內(nèi)外故障電弧保護技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀  

在國外，美國最先提出了電弧防護技術(shù)，伊頓、西門子、德州儀器、施耐德、GE公司也相應(yīng)推出了故障電弧防護產(chǎn)品（AFCI），但是這些產(chǎn)品僅適用于北美電網(wǎng)AC120 60 Hz，而且產(chǎn)品的高誤報率也阻礙了故障電弧產(chǎn)品的發(fā)展。

韓國KESCO公司推出了AFCI產(chǎn)品，但也僅生產(chǎn)適用于120 V 60 Hz線路的產(chǎn)品，不適合中國國情。

在國內(nèi)，研究適用于中國市場的故障電弧保護產(chǎn)品也剛剛起步，有十幾家公司正在進行產(chǎn)品的開發(fā)，雖然大多還沒有成熟的產(chǎn)品推出市場，但已有一些公司從故障電弧的起因出發(fā)，通過對故障電弧檢測信號源、低壓配電線路系統(tǒng)傳輸函數(shù)、故障電弧信號衰減理論、可靠性、采樣互感器等一些列研究與試驗，找出了故障電弧的有效判據(jù)，開發(fā)出了高可靠性AFDD產(chǎn)品。