針對線路中可能出現(xiàn)的壞弧，同時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，簡稱AFCI)產(chǎn)生了。傳統(tǒng)的斷路器只對過流、短路和漏電起保護作用，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——可偵測故障電弧并及時斷電。

    電弧故障斷路器在美國和加拿大已經(jīng)比較普及了，為了有效減少電氣火災(zāi)，美國CPSC(Consumer Product Safety commlssion美國消費品安全委員會)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)計數(shù)據(jù)顯示，電弧故障斷路器對防范電氣火災(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)對負載電流的半周期軌跡進行采樣，再對采樣的數(shù)據(jù)進行分析比對，如果符合電弧電流的特性，就認定為是一個故障電弧。

    很多負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確判斷故障電弧。

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

    (1)準確的電弧檢測

    AFCI必須能夠根據(jù)對負載電流A/D采樣，在短時間內(nèi)檢測出電弧的產(chǎn)生，這種檢測包括對負載運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的正常電弧檢測以及負載在非正常狀態(tài)所產(chǎn)生的電弧檢測。

    (2)快速的電弧特性分析

    AFCI在檢測到電弧產(chǎn)生后，根據(jù)當時電壓和電流的關(guān)系，運用高效而準確的算法，判斷出負載的類型，從而得出電弧的產(chǎn)生屬于正常或異常的判斷，進一步判斷是否需要切斷電源。

    (3)豐富的負載電弧特征曲線儲備

    AFCI應(yīng)包括盡可能多的負載電弧特征，這需要大量的實驗基礎(chǔ)，對絕大多數(shù)負載的電弧特征進行分析，并將其存儲在MCU中。此外，還可以采用自學(xué)習(xí)的方式，可以在運行狀態(tài)下根據(jù)被監(jiān)測回路產(chǎn)生的電弧進行電弧曲線的實時更新。

    AFCI的優(yōu)點是實時監(jiān)測被保護回路可能出現(xiàn)的電弧，同時可以及時地切斷電源。

    2．電弧故障斷路器的局限性

    (1)探測時間過長

    AFCI要求在偵測到8個半周期的故障電弧時斷電，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個半周期時就已經(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

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

    (3)被保護回路的負載類型單一

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