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研究生: 鄭惠翔
HUI-HSIANG CHENG
論文名稱: 低壓電弧故障斷路器用訊號檢測
Signal Detection in Low Voltage Arc-Fault Circuit Interrupter
指導教授: 吳啟瑞
Chi-Jui Wu
口試委員: 張偉能
Wei-Neng Chang
黃培華
Pei-Hwa Huang
辜志承
Jyh-Cherng Gu
顏世雄
Shih-HsiungYen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 火災低壓配線電弧故障電弧故障斷路器
外文關鍵詞: Fire, Low-Voltage Distribution Line, Arc-Fault, Arc-Fault Circuit Interrupter
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為維護用電安全,現今的工廠與居家之低壓配電線路中都裝設過電流及過載保護裝置,於短路及過載時切離電源。有些特定支路還必須安裝漏電斷路器,避免人員感電。當這些保護裝置正確使用時,似乎不需要其它的保護裝置。然而,根據國外調查指出,有些住宅火災發生原因,懷疑是因為電弧故障所引起。經由火災證據顯示,電弧也是造成電氣火災的主要因素。電弧故障斷路器(Arc-Fault Circuit Interrupter-AFCI)為一偵測線路中電弧故障發生的保護裝置,它透過對電弧特性判別來偵測串聯及並聯電弧,在電弧的熱能引起火災前儘早切離電源。為探討電弧故障斷路器在台灣工廠與居家低壓配線系統的適用性,本論文設計詳細實驗,測試電弧故障斷路器的動作性能。
實驗方法為考慮線路特性及負載特性,以人為方式產生串聯電弧故障,測試四種電弧故障斷路器。在全部1000次電弧故障測試中,電弧故障斷路器跳脫比例為44%。在一些特定負載在正常操作下自然產生電弧的500次測試中,引發電弧故障斷路器誤動作比例只有0.4%。
考量成功跳脫比例與誤動作比例,電弧故障斷路器應適用於台灣低壓配線系統。在實驗過程中也發現電弧斷路器動作原理,可提供國內各廠商開發及研究電弧故障斷路器參考。並提出一檢測電弧故障的方法。此檢測方法雖未成熟,但技術上的確是可行的。


Today, the low voltage distribution circuits in the industry plants and houses in Taiwan have been installed over current and over load circuit breakers to switch off power sources during fault or over loading conditions. The earth leakage breakers are also installed in some special circuits to protect people from electric shock. When those protection devices are properly applied, it seems that no other protection devices are required. However, many oversea examples reveal the facts that a number of home fires are caused by electric arc faults. The arc-fault circuit interrupter (AFCI) is a device which can detect the occurring of electric arc in the low voltage circuits. It can switch off the power source before the occurring of fire caused by series or parallel electric arc faults. In order to investigate the feasible application of AFCI in the low voltage distribution circuit systems of the industry plants and houses in Taiwan, detailed experiments are used in this paper is to examine the action performance of AFCI.
In the experiment procedures, the line conditions and load characteristics are considered. Then artificial series arcing faults are used to test four types of AFCI. Among the 1000 arcing fault tests, the percentage of successful action of AFCI is 44%. In the 500 tests of natural arcing in the normal operation of some loads, the percentage of malfunction of AFCI is only 0.4%.
So considering the successful action percentage and malfunction percentage, AFCI is suitable to be used in the low voltage distribution systems in Taiwan. The action characteristics of AFCI found in the experiment procedures is a good reference to whose who are interested in the development of AFCI. And it is to provide a method which detects series arcing faults. Though this method is not developed well, but it can be actually work.

摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 X 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究主旨 3 1.3 研究內容大綱 3 1.4 章節概述 4 第二章 電弧故障與電弧故障斷路器特性 6 2.1 電弧故障特性 6 2.2 電弧故障斷路器特性 8 第三章 電弧故障斷路器測試方法 10 3.1 測試方法 10 3.1.1 串聯電弧故障 10 3.1.2 考量不同配線方式、負載特性及濾波器之電路 11 3.2 實驗設備 14 3.3 初期階段(預試)實驗 16 第四章 串聯電弧故障測試 19 4.1 前言 19 4.2 A階段實驗 23 4.3 B階段實驗 27 4.4 C階段實驗 33 4.5 D階段實驗 45 4.6 E階段實驗 56 4.7 火線與中性線反接實驗 62 4.7 小結 63 第五章 電弧故障跳脫的原因與探討 66 5.1 前言 66 5.2 電弧故障信號FFT分析 69 5.3 小結 83 第六章 電弧故障檢測 84 6.1 前言 84 6.2 電流高頻成份頻譜能量累積變動係數分析 84 6.3 累積變動係數法檢測結果 91 6.4 小結 109 第七章 結論與未來研究方向 110 7.1 結論 110 7.2 未來研究方向 111 參考文獻 112 作者簡介 113

[1] 曾元超,「防範住家電氣火災的新技術」,台電月刊,549期,頁數26-31,SEP. 2008。
[2] ANSI/UL1699, “Arc-fault Circuit-Interrupters,” Underwriters Laboratories Inc. Standard for Safety, Illinois, U.S.A., 1987.
[3] George D. Gregory and Gary W. Scott,“The Arc-Fault Circuit Interrupter: An Emerging Product,"IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 34, pp. 928-933, Sept./Oct. 1998.
[4] George D. Gregory, Kon Wong, and Robert F. Dvorak, “More About Arc-Fault Circuit Interrupters,"IEEE Trans. Ind. Applicat.,vol. 40 no.4, July/August 2004.
[5] 罗雷、刘晖,「新型家用電弧故障斷路器(AFCI)的開發」,建築電氣期刊,2期,中國大陸北京,2006。

無法下載圖示 全文公開日期 2015/07/28 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 2015/07/28 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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