Tại sao các bộ ngắt GFCI và AFCI không được kết hợp hoặc sử dụng cùng nhau?

Trong bảng ngắt mạch gia đình, bạn sẽ tìm thấy hai loại bộ ngắt khác nhau: Bộ ngắt mạch Arc Fault và Bộ ngắt mạch mặt đất.

Máy cắt đất (GFCI) thường được sử dụng ở những nơi nước có thể tiếp xúc với ổ cắm / dây điện, chẳng hạn như phòng tắm và nhà để xe. Họ có mạch để cảm nhận khi dòng điện ra khác với dòng điện trong, điều này thường có nghĩa là mạch bị chập xuống đất. Điều này là để ngăn ngừa điện giật cho con người.

Các bộ phận ngắt của Arc Fault (AFCI) để kiểm tra các thiết bị, để ngăn ngừa hỏa hoạn.

(Và sau đó chỉ có các bộ ngắt mạch thông thường, sẽ ngắt nếu dòng điện chạy qua chúng vượt quá giới hạn của chúng, chẳng hạn như 20 ampe.)

Tại sao hai cái này không được kết hợp thành một bộ ngắt duy nhất sẽ ngắt nếu phát hiện một trong hai điều kiện? Hoặc, xen kẽ, tại sao không có một trong mỗi bộ ngắt trong chuỗi cho mỗi mạch, cho cùng một kết quả?

EDIT - Có vẻ như AFCI và GFCI đôi khi được kết hợp bằng cách sử dụng bộ ngắt AFCI kết hợp với ổ cắm GFCI (loại có nút Kiểm tra và Đặt lại, thường thấy trong phòng tắm). Nhưng điều đó vẫn để lại hầu hết các cửa hàng chỉ với sự bảo vệ hạn chế hiện tại, tại sao?

Có nhiều thứ đang diễn ra ở đây hơn bạn nghĩ.

Trong những ngày xưa tồi tệ, tất cả những gì chúng ta có là bộ ngắt mạch từ nhiệt cũ đơn giản (hoặc tệ hơn nữa là cầu chì chỉ dùng nhiệt cho những người có đồ cũ). Mọi người đã bị hạ gục bởi những người thợ làm tóc rơi vào bồn tắm và xem những kết nối kém và dây bị hư hỏng đã biến ngôi nhà của họ thành một đống lửa cho FD địa phương.

Vào những năm 70, khi công nghệ microcircuit phát triển, Ground Fault Circuit Interrupter đã được giới thiệu. Các thiết bị này sử dụng thiết bị điện tử cùng với một máy biến áp hiện tại để đo sự khác biệtgiữa nóng và trung tính và mở mạch nếu quá mức - trong thế giới phân phối điện, hàm tương đương được gọi là "vi sai". UL đặt hai ngưỡng hành trình cho các thiết bị này - 6mA để bảo vệ nhân viên (GFCI mà chúng tôi tìm thấy trong phòng tắm của chúng tôi) và 30 hoặc 100mA để bảo vệ thiết bị (được gọi là Thiết bị bảo vệ lỗi mặt đất cho thiết bị, hoặc thiết bị GFPE, thiết bị). GFCI được cung cấp ở cả hai yếu tố hình thức ổ cắm, ban đầu được dự định cho các trang bị thêm "sửa chữa nhanh" và một yếu tố hình thức ngắt mạch, ban đầu được dự định cho các ứng dụng xây dựng mới hoặc GFCI ngoài phạm vi của các ổ cắm 15 và 20A. Tuy nhiên, các GFPE chỉ được cung cấp ở dạng bộ ngắt vì chúng được sử dụng trong một bộ ứng dụng giới hạn,

Chuyển tiếp nhanh 20 năm nay, vào cuối những năm 90. Công nghệ vi mạch và máy vi tính đã tiến bộ đáng kể và GFCIs đã trở thành một phần nổi tiếng của hệ thống dây điện trong nhà, được triển khai trong nhiều ứng dụng vị trí ẩm ướt và ẩm ướt. Thả một chiếc máy nướng bánh mì vào bồn tắm trở nên vô ích như một phương pháp ám sát. Tuy nhiên, các ngôi nhà vẫn đang bị cháy do sự cố về điện, trầm trọng hơn do tình trạng thiếu đồng sau chiến tranh khiến cho dây điện và ốc vít thép AA-1000 bị ép vào dịch vụ nhà ở trong một thời gian trong thập niên 60 (hay còn gọi là sự cố dây nhôm). Tuy nhiên, việc sử dụng các GFPE trên các nguồn cấp dữ liệu công suất cao đã được chứng minh là một biện pháp phòng cháy chữa cháy thành công trong lĩnh vực đó và một số thử nghiệm được thực hiện bởi CPSC và UL cho thấy dây và dây điện bị hư hỏng là một vấn đề lớn đối với các vụ cháy nhà.

Nhập Bộ ngắt mạch Arc Fault thế hệ đầu tiên (AFCI). Các thiết bị này dựa trên hỗn hợp công nghệ kỹ thuật số và tương tự, và tỏ ra hiệu quả cao trong việc phát hiện các cung song song đốt nhà, nhưng để phát hiện các điều kiện bắt lửa khác, như kết nối phát sáng, chúng cũng phải thêm tương đương với GFPE bảo vệ vào thiết bị. Mặc dù không được quy định trong các tiêu chuẩn UL cho AFCIs (một yêu cầu khá ... gây tranh cãi về "phát hiện hồ quang loạt" đã được thay thế cho nó, ít nhất là đối với loại AFCI kết hợp thường được triển khai), hầu hết các nhà sản xuất AFCI đã tích hợp chức năng này vào thiết bị của họ. (AFCI chi nhánh / bộ nạp thiếu các chức năng hồ quang loạt, chỉ dựa vào chuyến đi của GFPE để bảo vệ chống lại các kết nối phát sáng và các lỗi gây rò rỉ khác.)

Tuy nhiên, sự kết hợp AFCI / GFPE có một nhược điểm - mọi người đang mong đợi nó hoạt động giống như một máy cắt cực đơn thông thường, không phải là một GFPE và bị bối rối bởi các chuyến đi bí ẩn khi họ bắt đầu cài đặt nó. Trong khi một số trong những chuyến đi bí ẩn này là do các thiết bị tạo hồ quang không được phân biệt với các cung thực sự, hoặc EMI, một số trong số chúng là một chức năng của các trung tính được chia sẻ và lặp trong hệ thống dây điện trong nhà do lỗi nối dây. Tất nhiên, điều này đã bị đổ lỗi cho AFCIs, đúng hay sai, và cuối cùng cũng dẫn đến việc GE thiết kế lại các sản phẩm AFCI của họ để loại bỏ chức năng GFPE, thay thế hoàn toàn bằng phát hiện hồ quang loạt dựa trên máy vi tính.

Nhanh chóng chuyển tiếp 10 năm nữa. Yêu cầu của AFCI, trong khi vẫn còn được tranh luận ở cấp địa phương, đã được lưu giữ vĩnh viễn ở NEC và đang được mở rộng giống như yêu cầu GFCI đã trở lại vào những năm 80. Một điểm bảo vệ AFCI đã được mở rộng trong thời gian này là nhà bếp - với các thiết bị công suất cao, sử dụng rộng rãi và tất cả các khả năng làm hỏng dây, khả năng xảy ra hỏa hoạn ở đây. Tuy nhiên, điều này đã va chạm với yêu cầu hiện có về bảo vệ GFCI - bạn phải đặt một trong các thiết bị bảo vệ trong một yếu tố hình thức thùng chứa (thường là GFCI) hoặc sử dụng một lớp con để đặt một bộ ngắt kết nối nối tiếp thứ hai với nó tiếp viên phức tạp. Do đó, vào đầu những năm 2010,nhân sự . Mặc dù chỉ có sẵn cho các mạch nhánh một pha, 15 và 20A tại thời điểm này, chúng đại diện cho sự bảo vệ tối thượng.

Hơn nữa, các ổ cắm (được gọi là "mạch nhánh đầu ra") AFCI được phát triển để trang bị thêm và giới hạn khác (như một phần của cái gọi là "AFCI kết hợp hệ thống" bằng cách sử dụng bộ ngắt mạch được liệt kê đặc biệt, bộ ngắt mạch hồ quang bổ sung hoặc bộ nhánh / bộ cấp nguồn AFCI) ứng dụng. Thậm chí còn có một DFCI tiếp nhận trên thị trường, nhưng phạm vi ứng dụng của nó không rõ ràng.

Bạn có thể có nhiều bảo vệ hơn mức tối thiểu trần?

Câu trả lời cho câu hỏi này gần như là một tiếng vang có . Các cảnh báo chính với việc cài đặt bảo vệ AF / nhân viên GF trong toàn bộ tòa nhà là dòng rò, EMI và các trung tính / MWBC được chia sẻ. Một khi những điều này được liếm, thì lỗi toàn bộ mặt đất và hồ quang + bảo vệ quá dòng và ngắn mạch trong toàn bộ tòa nhà có thể trở thành hiện thực.

Đầu tiên, một số thiết bị có khả năng tương thích AF / GF kém. Chúng tạo ra các cung bên trong bị nhầm lẫn với các lỗi hồ quang, nhổ EMI lên đường dây điện gây nhầm lẫn các cảm biến hành trình phức tạp hoặc đơn giản là rò rỉ quá nhiều dòng điện xuống đất. Tuy nhiên, một lần nữa, thay vì lấy chân không, vì nó vấp phải công cụ phá vỡ hồ quang cho phòng ngủ của họ, mọi người đổ lỗi cho công cụ phá vỡ sự cố - đây là một nguyên nhân gây ra sự phản đối nghiêm trọng đối với các nhiệm vụ của AFCI, và thậm chí là một vấn đề với GFCI đơn giản trong các trường hợp góc.

Vấn đề khác là chia sẻ trung lập và MWBC. Các trung tính được chia sẻ hoặc lặp là kết quả của các lỗi nối dây phổ biến, thường là "kết hợp tất cả các lòng trắng với nhau" trong các hộp được cung cấp bởi nhiều hơn một mạch. Một giải pháp đơn giản là giữ các mạch riêng biệt hoàn toàn tách biệt, nhưng điều này không phải lúc nào cũng thực tế (nói đối với các mạch nhánh của thiết bị nhỏ trong nhà bếp). May mắn thay, có sẵn một tùy chọn khác - ngày nay, bạn có thể mua cáp NM hai mạch (/ 2/2) có hai dây trung tính được xác định rõ ràng, có thể giúp điều này và cũng cung cấp một sự thay thế phù hợp cho việc sử dụng MWBC , vì DFCI hai cực không có sẵn mặc dù AFCI và GFCI hai cực là mặt hàng chứng khoán.

Một nửa trong số các vụ hỏa hoạn ở Mỹ là do quần short hoặc đứt "uốn và yếu" không liên tục trong hệ thống dây điện nơi trở kháng tăng lên tại thời điểm đó, gây ra hỏa hoạn và hỏa hoạn. Năm 1999, NEC chính thức công bố tiêu chuẩn mới đầu tiên để bắt đầu giới thiệu dần dần một loại thiết bị bảo vệ mạch mới: AFCI.

Trên thực tế, AFCI thuật ngữ rộng bao gồm một số loại bảo vệ. Một bộ ngắt AFCI kết hợp bảo vệ chống lại sự phát xạ song song và nối đất (như từ đường thẳng đến trung tính, đường thẳng xuống đất hoặc trung tính với mặt đất), đấu dây nối tiếp (gây ra bởi các điểm trở kháng lỏng lẻo hoặc bị phá vỡ trong một đường) và cũng như chức năng chính của bảo vệ quá tải.

Nhưng NEC không cảm thấy họ có thể làm tất cả mọi thứ cùng một lúc, vì vậy họ đã lên kế hoạch thay đổi theo kế hoạch sẽ diễn ra theo thời gian. Đầu tiên là chỉ yêu cầu AFCI bảo vệ vũ trang song song và KHÔNG bao gồm vũ trang loạt, vì bảo vệ vũ trang song song là cấp bách hơn và bảo vệ vũ trang loạt "tốn kém" hơn và sẽ mất thời gian để phát triển cả công nghệ tốt đã được thử nghiệm làm việc tốt cũng như để phát triển sự chấp nhận của người tiêu dùng. Trước tiên, họ cũng chọn bắt đầu yêu cầu sự bảo vệ như vậy trong phòng ngủ (không, không phải nhà bếp, không phải phòng tắm, mà là phòng ngủ.) Điều này một phần là do họ đã yêu cầu GFCI trong phòng ẩm ướt nhiều năm trước. Nhưng cũng một phần vì phòng ngủ là ưu tiên hàng đầu dựa trên kinh nghiệm cháy nhà thực tế.

Theo thời gian, các biện pháp bảo vệ này đã được triển khai để bao phủ các phòng khác. Chúng rất gần nhau, nếu bây giờ chúng chưa vượt qua ngày nào, để yêu cầu xây dựng mới để bao phủ toàn bộ ngôi nhà với sự hỗ trợ của AFCI kết hợp và, khi thích hợp, GFCI.

Vì vậy, để trả lời câu hỏi được chỉnh sửa cuối cùng của bạn, tôi nghĩ rằng hôm nay (hoặc rất sớm), NEC yêu cầu AFCI và, khi thích hợp, bảo vệ GFCI cho MỌI phòng đơn trong nhà.

Có nhiều hơn, phải làm với hệ thống dây MC. Ví dụ: khi cài đặt hệ thống dây mới và nếu hộp cầu dao không được cung cấp bộ ngắt AFCI / GFCI cho một số mạch (và vì một số lý do [có thể bị câm]), thì mã NEC yêu cầu dây mạch rời khỏi hộp bảng là kim loại phủ cho đến khi bảo vệ như vậy xảy ra trong mạch. (Để bảo vệ nó khỏi một ai đó đóng đinh vào tường để treo một bức tranh và vô tình gây ra một đoạn ngắn.) Hoặc, thay vào đó, nó phải được che phủ bằng ít nhất hai inch bê tông.

Và hơn thế nữa, chẳng hạn như phòng tắm phải nằm trên nhánh mạch riêng và KHÔNG được kết hợp với bất kỳ nhánh nào khác, chẳng hạn như nhà bếp hoặc phòng tiện ích hoặc bất kỳ loại phòng nào khác.

Đây là tất cả cho Hoa Kỳ. Tôi không biết nếu nó bao gồm Canada hoặc Mexico hoặc bất cứ nơi nào khác.

Và cuối cùng, điều này xuất phát từ việc tôi ngồi xuống và thực sự đọc cuốn sách mã mới của NEC, khoảng một năm trước, vì tôi đã sẵn sàng phá bỏ và thay thế hoàn toàn một số hệ thống dây điện trong nhà.

Tôi KHÔNG phải là một thợ điện được đào tạo và những gì tôi đã viết ở trên là sự giải thích của riêng tôi về những gì tôi đọc và nghe. Nó chắc chắn có thể khác nhau theo một số cách so với cách một thợ điện được đào tạo. Nhưng đó là cách nó đọc cho tôi. Tôi cũng đã xem các video đào tạo thợ điện - video ghi lại các cuộc họp với nhân viên của NEC đến thăm các chương thợ điện địa phương để giải thích các quy tắc mới. Tôi cũng đã quay lại và đọc một số phút họp của NEC để xem lý do tại sao họ chọn làm những việc như họ đã làm. Dù sao đó cũng là của tôi.