什么是接地故障？

接地故障是一种电气故障，当电流从其预定路径通过非预期导体流向大地时，就会发生接地故障。当电线损坏、裸露或潮湿，并与金属物体、人或大地接触时，就会发生这种情况。接地故障可能导致电击、火灾或电气系统损坏。

什么是短路？

短路是另一种电气故障，当电流绕过预定路径直接流向电源时就会发生短路。当两根电线相互接触，形成低电阻电流路径时，就会发生这种情况。短路可能导致火花、火灾或电气系统损坏。

接地故障和短路有什么区别？

接地故障与短路的主要区别在于电流流动的方向。在接地故障中，电流流向大地，而在短路中，电流流回电源。另一个区别是每种故障的潜在危险。接地故障对人和动物的危害更大，因为它们可能成为电流路径的一部分并受到电击。短路对电力系统的危害更大，因为短路会产生高热并引发火灾。

如何防止接地故障和短路？

防止接地故障和短路的最佳方法是安装和维护正确的电气线路和设备。以下是一些有助于防止接地故障的装置：

• 接地故障电路断路器 (GFCI)：这些装置可检测接地故障并切断受影响电路的电源。它们通常安装在靠近水源的插座或断路器中，如浴室、厨房、洗衣房、车库和室外。GFCI 有测试和复位按钮，可以检查其功能，并在跳闸时恢复供电。
• 故障电弧断路器 (AFCI)：这些设备可以检测电弧故障，即电线损坏或松动时产生的火花或闪光。故障电弧可导致接地故障或短路以及火灾。AFCI 通常安装在断路器中，用于保护卧室、起居室、餐厅和其他可能发生电弧故障的地方的线路。AFCI 有测试和复位按钮，可以检查其功能，并在跳闸时恢复供电。
• GFCI 插座：这些插座内置 GFCI。在需要或建议使用 GFCI 的地方，它们用来替代标准插座。它们有测试和复位按钮，可以检查其功能，并在跳闸时恢复供电。

GFCI 如何工作？

GFCI 可监控电路中的电流，并比较流向电器或设备和从电器或设备返回的电流大小。在正常情况下，电流应该是平衡且相等的。但是，如果出现接地故障，例如磨损的电线接触到金属物体或人接触到带电电线，部分电流就会从电路中流出，并通过另一条路径流向大地。这就造成了电流的不平衡，GFCI 会检测到并做出反应。

当 GFCI 检测到接地故障时，它会迅速切断电路电源，防止触电、火灾或设备损坏。GFCI 的反应时间短至 1/40 秒，比眨眼还快。GFCI 不能防止过载、短路或发生在热线和中性线之间的电击，这些问题由保险丝或断路器处理。GFCI 只能防止发生在热线和地线之间或中性线和地线之间的电击。

为确保 GFCI 正常工作，建议按照以下步骤每月进行一次测试：

- 将灯或其他设备插入 GFCI 插座并打开。

- 按下 GFCI 插座上的测试按钮。电源应断开，灯或设备应关闭。

- 按下 GFCI 插座上的复位按钮。电源应该会重新接通，灯或设备应该会打开。

- 如果 GFCI 的反应与描述不符，则可能存在缺陷，应由合格的电工进行更换。

AFCI 如何工作？

- 与保护接地故障的 GFCI 不同，AFCI 保护电弧故障，即电线或电线损坏、磨损、松动或过热时产生的火花或闪光。故障电弧会点燃附近的材料或产生通向接触金属物体的人的路径，从而引发火灾和电击。

- AFCI 通过检测显示故障电弧的电流和电压特征模式来工作。它们持续监控电路，并将其与正常波形进行比较。如果检测到异常情况，如电流或电压突然上升或下降，或出现高频噪音，它们就会中断供电，防止故障电弧继续产生。

- AFCI 可以作为断路器安装在主配电盘上，也可以作为插座安装在墙壁插座上。它们不仅能保护安装插座，还能保护该插座下游的整个分支电路。根据美国国家电气标准（NEC），下列位置需要安装 AFCI：

为住宅单元卧室、起居室、餐厅、家庭室、客厅、图书馆、书房、日光浴室、娱乐室、壁橱、走廊及类似房间或区域的插座和设备供电的所有 120 伏单相 15 安培和 20 安培电路。

哪些地方需要使用 GFCI 和 AFCI？

国家电气规范选委会NEC）是一套规范美国电气系统安装和维护的标准和法规。NEC 规定了需要或建议使用 GFCI 和 AFCI 的位置，以防止接地故障和短路。根据 NEC，在大多数住宅应用中，以下位置都需要安装 GFCI：

• 安装在浴室、车库、爬行空间、未完工的地下室、厨房、洗衣区、湿吧台水槽、船屋和室外的所有 125 伏、单相、15 和 20 安培插座。
• 水槽外缘 6 英尺范围内安装的所有 125 伏、单相、15 和 20 安培插座。
• 所有 125 伏、单相、15 安培和 20 安培的插座，安装在插座不容易接触到的位置，并由专用于电融雪、除冰或管道加热设备的分支电路供电。

根据 NEC，下列住宅场所必须安装 AFCI：

• 所有 120 伏、单相、15 安培和 20 安培的分支电路，为安装在住宅单元厨房、家庭室、餐厅、起居室、会客厅、图书馆、书房、卧室、日光浴室、娱乐室、壁橱、走廊、洗衣区或类似房间或区域的插座或设备供电。
• 为宿舍内安装的 120 伏单相 15 安培和 20 安培插座或设备供电的所有分支电路。

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接地故障和短路是常见的电气故障类型，可导致电击、火灾和电气系统损坏。可以通过安装和维护正确的电气线路和设备（如 GFCI 和 AFCI）来预防这些故障。美国国家电气标准》（NEC）规定了需要或建议安装这些设备的位置，以确保安全和合规。遵循这些指南，您可以保护自己、家人和财产免受接地故障和短路的危险。为了确保您已经保护了自己的设备，您应该始终咨询专业人员。 执业工程师.