針對(duì)線路中可能出現(xiàn)的壞弧，同時(shí)防范電弧可能引起的電氣火災(zāi)，一種新型的斷路器——電弧故障斷路器(arc fault circuit interrupter，簡(jiǎn)稱AFCI)產(chǎn)生了。傳統(tǒng)的斷路器只對(duì)過流、短路和漏電起保護(hù)作用，電弧故障斷路器則是在傳統(tǒng)的斷路器的基礎(chǔ)上添加了新的功能——可偵測(cè)故障電弧并及時(shí)斷電。

    電弧故障斷路器在美國(guó)和加拿大已經(jīng)比較普及了，為了有效減少電氣火災(zāi)，美國(guó)CPSC(Consumer Product Safety commlssion美國(guó)消費(fèi)品安全委員會(huì))要求在新建建筑和老建筑的臥室安裝這種AFCI斷路器和AFCI墻壁插座，所有的空調(diào)要安裝AFCI插座。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，電弧故障斷路器對(duì)防范電氣火災(zāi)起到了很有效的作用。

    1．電弧故障斷路器的探測(cè)原理

    電弧故障斷路器早被用在航空領(lǐng)域，以避免航空器由于故障電弧發(fā)生火災(zāi)，它的基本原理是使用MCU(微處理器)對(duì)負(fù)載電流的半周期軌跡進(jìn)行采樣，再對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，如果符合電弧電流的特性，就認(rèn)定為是一個(gè)故障電弧。

    很多負(fù)載的正常電流波形與故障電弧的電流波形非常接近，所以要識(shí)別故障電弧就必須能夠區(qū)別二者的電流波形，只有這樣才能做到準(zhǔn)確判斷故障電弧。

    要想實(shí)現(xiàn)可靠準(zhǔn)確的故障電弧判斷，電弧故障斷路器的軟件算法必須具備以下幾項(xiàng)基本功能：

    (1)準(zhǔn)確的電弧檢測(cè)

    AFCI必須能夠根據(jù)對(duì)負(fù)載電流A/D采樣，在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出電弧的產(chǎn)生，這種檢測(cè)包括對(duì)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的正常電弧檢測(cè)以及負(fù)載在非正常狀態(tài)所產(chǎn)生的電弧檢測(cè)。

    (2)快速的電弧特性分析

    AFCI在檢測(cè)到電弧產(chǎn)生后，根據(jù)當(dāng)時(shí)電壓和電流的關(guān)系，運(yùn)用高效而準(zhǔn)確的算法，判斷出負(fù)載的類型，從而得出電弧的產(chǎn)生屬于正?；虍惓５呐袛?，進(jìn)一步判斷是否需要切斷電源。

    (3)豐富的負(fù)載電弧特征曲線儲(chǔ)備

    AFCI應(yīng)包括盡可能多的負(fù)載電弧特征，這需要大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，對(duì)絕大多數(shù)負(fù)載的電弧特征進(jìn)行分析，并將其存儲(chǔ)在MCU中。此外，還可以采用自學(xué)習(xí)的方式，可以在運(yùn)行狀態(tài)下根據(jù)被監(jiān)測(cè)回路產(chǎn)生的電弧進(jìn)行電弧曲線的實(shí)時(shí)更新。

    AFCI的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被保護(hù)回路可能出現(xiàn)的電弧，同時(shí)可以及時(shí)地切斷電源。

    2．電弧故障斷路器的局限性

    (1)探測(cè)時(shí)間過長(zhǎng)

    AFCI要求在偵測(cè)到8個(gè)半周期的故障電弧時(shí)斷電，但如果電弧的電流很大并附近有易燃物，則有可能出不到8個(gè)半周期時(shí)就已經(jīng)引發(fā)火災(zāi)，所以AFCI并不能夠*防止故障電弧引發(fā)的火災(zāi)。

    (2)誤報(bào)

    由于AFCI要在很短的時(shí)間內(nèi)判斷出故障電弧，所以難免存在誤報(bào)。美國(guó)的一些用戶也發(fā)現(xiàn)了AFCI的誤動(dòng)作，例如美國(guó)的某個(gè)停車庫的AFCI斷路器時(shí)常有誤動(dòng)的現(xiàn)象，后經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)檢查發(fā)現(xiàn)是車庫電動(dòng)門的馬達(dá)內(nèi)部（電刷部分）有過度的電弧產(chǎn)生導(dǎo)致AFCI誤動(dòng)，更換馬達(dá)后即恢復(fù)正常。

    (3)被保護(hù)回路的負(fù)載類型單一

    AFCI保護(hù)回路的負(fù)載類型太多的話則會(huì)增加電弧判斷的難度，同時(shí)導(dǎo)致無法準(zhǔn)確的判斷，這是AFCI的一個(gè)局限性，也是為什么AFCI更多安裝在配電回路末端的原因。