Прерыватель дугового замыкания ( AFCI ) или устройство обнаружения дугового замыкания ( AFDD ) [1] — это автоматический выключатель , который разрывает цепь при обнаружении электрических дуг , которые являются признаком ослабленных соединений в домашней электропроводке. Слабые соединения, которые могут развиться со временем, иногда могут стать достаточно горячими, чтобы вызвать пожар в доме. AFCI выборочно различает безвредную дугу (случайную для нормальной работы выключателей, вилок и щеточных двигателей) и потенциально опасную дугу (которая может возникнуть, например, в шнуре лампы с оборванным проводником).
В Канаде и Соединенных Штатах электрические правила и нормы требуют использования автоматических выключателей AFCI для цепей, питающих электрические розетки в жилых спальнях, с начала XXI века; Национальный электротехнический кодекс США требует их для защиты большинства жилых розеток с 2014 года [2] , а Канадский электротехнический кодекс — с 2015 года [3].
В регионах, использующих 230 В, сочетание более высокого напряжения и более низких токов нагрузки приводит к тому, что для возникновения дугового замыкания, которое не сгорает полностью или не сваривается в короткое замыкание за короткое время, требуются различные условия, и существуют различные характеристики дуги после возникновения. Из-за этого в Западной Европе (где во многих странах бытовое питание может быть 400 В 3 фазы) и Великобритании (где внутри страны распространено однофазное питание 230 В) принятие происходит медленнее, и их использование является необязательным, будучи обязательным только в определенных местах с высоким риском. Австралийские и новозеландские правила — Правила электропроводки (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 питают места со значительным риском пожара, места, содержащие незаменимые предметы, определенные исторические здания и розетки в школьных спальных помещениях. [4] Большинство розеток в этих странах подключены к цепям, рассчитанным на силу тока 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. Эти пожары приводят к более чем 350 смертям и более чем 1400 травмам каждый год. [6]
Обычные автоматические выключатели реагируют только на перегрузки и короткие замыкания , поэтому они не защищают от дуговых условий, которые создают нестабильный и часто уменьшенный ток. AFCI — это устройства, предназначенные для защиты от пожаров, вызванных дуговыми неисправностями в домашней электропроводке. Схема AFCI непрерывно контролирует ток и различает нормальные и нежелательные условия дугового разряда. После обнаружения AFCI размыкает свои внутренние контакты, тем самым обесточивая цепь и снижая вероятность возникновения пожара. [7]
Электроника внутри выключателя AFCI обнаруживает электрический ток, изменяющийся на характерных частотах, обычно около 100 кГц, которые, как известно, связаны с дугообразованием проводов, которые поддерживаются более нескольких миллисекунд. Комбинированный выключатель AFCI обеспечивает защиту от параллельного дугообразования (линия-нейтраль), последовательного дугообразования (незакрепленный, разорванный или иным образом высокоомный сегмент в одной линии), дугообразования заземления (линия или нейтраль-земля), перегрузки и короткого замыкания. AFCI разомкнет цепь, если будет обнаружено опасное дугообразование.
При установке в качестве первой розетки на ответвлении цепи розетки AFCI обеспечивают последовательную защиту от дуги для всего ответвления цепи. Они также обеспечивают параллельную защиту от дуги для ответвления цепи, начинающегося с розетки AFCI. В отличие от выключателей AFCI, розетки AFCI могут использоваться в любой системе электропроводки независимо от панели.
Начиная с версии Национального электротехнического кодекса 1999 года в Соединенных Штатах и версии Канадского электротехнического кодекса 2002 года в Канаде национальные кодексы требуют установки AFCI во всех цепях, питающих розетки в спальнях жилых единиц. Начиная с NEC 2014 года, защита AFCI требуется во всех ответвленных цепях, питающих розетки или устройства, установленные на кухнях жилых единиц, наряду с дополнениями NEC 2008 года для семейных комнат, столовых, гостиных, салонов, библиотек, кабинетов, спален, веранд, комнат отдыха, гардеробных, коридоров, прачечных и аналогичных комнат и зон. Они также требуются в общежитиях. Это требование может быть выполнено путем использования выключателя «комбинированного типа» — особого типа выключателя, определенного UL 1699 — в панели выключателя, который обеспечивает комбинированную защиту от дугового замыкания и сверхтока , или путем использования розетки AFCI для модификаций/расширений, в качестве сменных розеток или в новой конструкции на первой розетке на ветке. Не все юрисдикции США приняли требования NEC к AFCI, поэтому важно проверить требования местных норм.
AFCI предназначен для предотвращения возгорания от дуг. Автоматические выключатели AFCI разработаны в соответствии с одним из двух стандартов, указанных в UL 1699: тип «ветви» или тип «комбинации» (примечание: Канадский электротехнический кодекс использует другую терминологию, но схожие технические требования). AFCI ответвленного типа срабатывает при 75 амперах тока дуги от линейного провода к нейтральному или заземляющему проводу. Комбинированный тип добавляет обнаружение последовательной дуги к характеристикам типа ветви. AFCI комбинированного типа срабатывают при 5 амперах последовательной дуги.
Розетки AFCI являются альтернативным решением для выключателей AFCI. Эти розетки предназначены для устранения опасностей, связанных с обоими типами потенциально опасной дуги: параллельной и последовательной. Розетки AFCI предлагают преимущество локализованного тестирования и сброса с помощью таких кнопок, расположенных на лицевой стороне устройства. Это может сэкономить время на поездку к панели выключателя, но также может побудить пользователя просто выполнить сброс без исследования основной неисправности, как это, 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 светильники и другие подключенные устройства, такие как потолочные вентиляторы в спальнях. В кодексе 2005 года было яснее указано, что все розетки должны быть защищены, несмотря на обсуждение в комиссии по разработке кодекса исключения из требования детекторов дыма в спальнях. «Розетки», как определено в NEC, включают в себя розетки, светильники и дымовые извещатели, среди прочего. По сути, любая точка, где переменный ток 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 15- и 20-амперных жилых цепях, за исключением прачечных, кухонь, ванных комнат, гаражей и неотделанных подвалов, хотя многие из них требуют защиты GFCI . NEC 2014 года добавляет кухни и прачечные в список комнат, требующих цепей AFCI, а также любые устройства (например, освещение), требующие защиты. [8]
По состоянию на январь 2023 года в рамках 210.12(A) предусмотрено в общей сложности 6 средств защиты. К ним относятся следующие:
1. Перечисленный комбинированный тип AFCI, который является основным методом, используемым для выполнения этих требований.
2. Перечисленный AFCI ответвительного/фидерного типа, установленный в начале ответвленной цепи, работающий в сочетании с перечисленным AFCI выходного ответвленного типа (OBC AFCI), установленным в первой распределительной коробке, которая также должна быть промаркирована как первая распределительная коробка ответвленной цепи.
3. Эта опция включает в себя указанный "Дополнительный автоматический выключатель дуговой защиты", которого не существует. Для этого устройства нет стандарта, поэтому это не опция, которую можно использовать.
4. У этого варианта есть только один производитель, у которого есть решение на рынке. Этот вариант включает в себя перечисленный AFCI ответвленной цепи розетки, который устанавливается на ответвленной цепи на первой розетке в сочетании с перечисленным устройством защиты от сверхтоков ответвленной цепи, когда выполняются следующие четыре условия: (a) Цепь «Home Run» должна быть непрерывной от устройства защиты от сверхтоков ответвленной цепи до OBC AFCI. (b) Максимальная длина для проводника 14 AWG составляет 50 футов, а максимальная длина для проводника 12 AWG составляет 70 футов. (c) Первая розеточная коробка должна быть промаркирована как таковая. (d) Автоматический выключатель и OBC AFCI должны быть перечислены для соответствия требованиям AFCI комбинированного типа системы.
Варианты 5 и 6 — это те же варианты, которые мы видели в этом разделе ранее, но они просто включены как положительный текст, а не являются исключением.
Эти опции требуются для следующих зон в жилых помещениях:
(1) Кухни
(2) Семейные номера
(3) Столовые
(4) Гостиные
(5) Гостиные
(6) Библиотеки
(7) Логова
(8) Спальни
(9) Веранды
(10) Комнаты отдыха
(11) Шкафы
(12) Коридоры
(13) Прачечные
(14) Похожие области
В Великобритании Правила электропроводки 18-го издания (BS 7671:2018) являются первым изданием, в котором упоминаются устройства дуговой защиты и указывается, что они могут быть установлены, если конструкция имеет необычно высокий риск возгорания из-за дуговой защиты. Приложения, касающиеся испытаний, указывают, что при установке AFDD их правильность работы должна быть проверена до завершения, но метод испытаний не описан. Это контрастирует с УЗО , где необходимо проверить несколько времен срабатывания при различных уровнях тока короткого замыкания. [9]
Немецкие правила электропроводки VDE 0100 рекомендуют использовать устройства защиты от протечек воздуха в ситуациях с высоким риском и приводят в качестве примеров помещения со спальными местами, помещения или места с особой пожарной опасностью, помещения или места, выполненные из строительных компонентов с горючими строительными материалами, если их огнестойкость ниже огнестойкости огнестойких материалов (< F30), а также помещения или места с опасностью для незаменимых товаров. [10]
Австралийские и новозеландские правила электропроводки (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 питают места со значительным риском пожара, места, содержащие незаменимые предметы, определенные исторические здания и розетки в школьных спальных помещениях. [4] Большинство силовых цепей в этих странах подпадают под этот пункт, поскольку общие розетки имеют номинал 10 А и 15 А. Австралийские стандарты используются в Аргентине, Фиджи, Тонга, Соломоновых Островах и Папуа-Новой Гвинее.
AFCI предназначены для защиты от пожаров, вызванных дуговыми замыканиями. Хотя чувствительность AFCI помогает в обнаружении дуговых замыканий, эти выключатели также могут показывать ложные срабатывания, идентифицируя нормальное поведение цепи как дуговые замыкания. Например, удары молнии создают профили напряжения и тока, которые напоминают дуговые замыкания, а пылесосы и некоторые лазерные принтеры отключают AFCI. Это неприятное отключение снижает общую эффективность AFCI. Исследования достижений в этой области продолжаются. [11]
Известно также, что AFCI чувствительны (ложное срабатывание) к присутствию радиочастотной энергии, особенно в так называемом спектре высоких частот (HF) (3–30 МГц), который включает в себя законное коротковолновое вещание , загоризонтную авиацию и морскую связь, любительское радио и операции в гражданском диапазоне радиосвязи . Чувствительность и смягчение известны с 2013 года. [12]
Автоматические выключатели AFCI включают в себя стандартный автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени, но не обеспечивают специальной защиты от «раскаленных» соединений (также известных как соединения с высоким сопротивлением ), высоких или низких напряжений в линии.
AFCI не обнаруживает высокое линейное напряжение, вызванное разомкнутой нейтралью в многопроводной ответвленной цепи . Многопроводная ответвленная цепь использует оба находящихся под напряжением провода расщепленной фазы 120–240 В. Если нейтраль разорвана на обратном пути к панели выключателя, устройства, подключенные от ветви 120 В к нейтрали, могут испытывать избыточное напряжение, до двух раз превышающее нормальное.
AFCI не обнаруживают низкое напряжение в линии. Низкое напряжение в линии может привести к многократному включению и выключению электромеханических реле или «дребезжанию». Если ток протекает через контакты нагрузки, он вызывает искрение на контактах при их размыкании. Искрение может окислить, изъесть и расплавить контакты. Этот процесс может увеличить сопротивление контакта, перегреть реле и привести к пожарам. Прерыватели цепи сбоя питания предназначены для предотвращения пожаров из-за низкого напряжения на нагрузках. [ необходима цитата ]
AFCI могут мешать работе некоторых технологий связи по линиям электропередач . [13]