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淺談故障電弧式電氣火災(zāi)探測器在電氣防火中的應(yīng)用

日期：2024-09-20 15:37
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摘要： 張娟 安科瑞電氣股份有限公司 摘 要:分析了重大電氣火災(zāi)數(shù)據(jù)。結(jié)合目前國內(nèi)前沿的電氣火災(zāi)探測技術(shù)， 介紹了故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器在火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中的重要作用，給出了基于多種探測技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。 關(guān)鍵詞:故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器; 測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器; 熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器; 電氣防火 0 引 言 由*近幾年的火災(zāi)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示，我國 每年 30% 以上的火災(zāi)事故是由電氣火災(zāi)直接引起的，有效地預(yù)防電氣火災(zāi)對于保障人民生命和 財產(chǎn)**具有...

張娟

安科瑞電氣股份有限公司 

摘 要:分析了重大電氣火災(zāi)數(shù)據(jù)。結(jié)合目前國內(nèi)前沿的電氣火災(zāi)探測技術(shù)， 介紹了故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器在火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中的重要作用，給出了基于多種探測技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞:故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器; 測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器; 熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器; 電氣防火
 
0 引 言
由*近幾年的火災(zāi)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示，我國 每年 30% 以上的火災(zāi)事故是由電氣火災(zāi)直接引起的，有效地預(yù)防電氣火災(zāi)對于保障人民生命和 財產(chǎn)**具有重要的現(xiàn)實意義。目前，我國 正大力發(fā)展電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)以預(yù)防電氣火災(zāi)?，F(xiàn)階段廣泛使用的預(yù)警系統(tǒng)是對電氣線路進(jìn) 行監(jiān)控，監(jiān)測配電線路的剩余電流和溫度兩類信 號，在預(yù)防電氣火災(zāi)發(fā)生方面取得了一定成效。但因為探測手段單一，新技術(shù)推廣應(yīng)用力度小，監(jiān) 測范圍面小等原因，致使該措施仍有一定的局限 性。為了更好地解決這一問題，通過對大量電氣 火災(zāi)的起火原因進(jìn)一步分析得知，電氣起火的主 要部位是電氣線路和用電設(shè)備，主要是短路、接觸 不佳、漏電、過載等故障引起。因此這幾類故障都 應(yīng)作為我們下一階段的防控要點。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)也應(yīng)具備應(yīng)對這種故障的預(yù)警能力。國內(nèi)新的科研成果“故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器”對電氣線路和用電設(shè)備接觸不佳、短路、接地故障所產(chǎn)生的電弧具有很高的識別能力。大力推廣并應(yīng)用這種新技術(shù)將對我國的電氣火災(zāi)預(yù)防具有意義［1］。
 
1 重特大電氣火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析［1］
1.1電氣火災(zāi)場所分布
電氣火災(zāi)發(fā)生場所所占比例分析如圖 1 所示。
 
 
圖 1 電氣火災(zāi)發(fā)生場所比例
由圖 1 可見，工廠發(fā)生電氣火災(zāi)的比例大， 商業(yè)建筑次之，住宅、賓館、寫字樓及其他場所所 占比例約為 10% 。因此，應(yīng)將工廠、商業(yè)建筑、住宅作為電氣火災(zāi)的防護(hù)對象。
1.2電氣火災(zāi)發(fā)生部位
電氣火災(zāi)發(fā)生部位所占比例分析如圖 2 所示。由圖 2 可見，電氣火災(zāi)可能發(fā)生于電氣系統(tǒng)的電氣線路、用電設(shè)備、電氣設(shè)備及其他部位。電氣線路年久老化、不規(guī)范施工等，容易導(dǎo)致電氣火災(zāi); 用電設(shè)備導(dǎo)致的電氣火災(zāi)所占比例次之。電氣設(shè)備有專用的變電所、變電房，且一般有專人管理， 火災(zāi)概率僅占約10% 。由圖2 可知，電氣火災(zāi)中的防護(hù)應(yīng)集中在電氣線路和用電設(shè)備兩大部位， 以電氣線路的防護(hù)為主，以加強(qiáng)用電設(shè)備的**使 用、管理為輔，可以避免大部分的電氣火災(zāi)。
 
圖 2 電氣火災(zāi)發(fā)生部位比例分析

2 故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的重要性
2.1故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的保護(hù)特性
傳統(tǒng)的熔斷器和空氣斷路器不能滿足故障電弧檢測的要求，這是因為斷路器主要是以檢測短路和過載電流為目的，故障電弧具備在很小電流的情況下( 一般大于 0． 5A) 就引發(fā)火災(zāi)的可能性。對于小電流并伴隨著有故障電弧發(fā)生的情況，因電流值達(dá)不到保護(hù)裝置熱保護(hù)的動作電流值，故保護(hù)裝置不會動作，對于大電流并伴隨有故障電弧發(fā)生的情況，因燃弧持續(xù)的時間短，不足以使傳統(tǒng)斷路器保護(hù)動作，從而引發(fā)電氣火災(zāi)。通常，故障電弧探測器主要是采用檢測電壓、電流頻 域和時域的特征來識別故障電弧，保護(hù)動作受電 流的大小影響較小，其特性有別于傳統(tǒng)斷路器。斷路器和故障電弧探測器保護(hù)特性的區(qū)別如圖 8 所示。
 
圖 8 斷路器和故障電弧探測器保護(hù)特性
2.2故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的作用及意義
在低壓配電終端線路中常見的有 3 類故障電弧: 串聯(lián)故障電弧、并聯(lián)故障電弧、接地故障電弧。串聯(lián)故障電弧是由于一根導(dǎo)體發(fā)生機(jī)械斷裂、接頭處松開或插頭接觸不好等產(chǎn)生，其故障電弧與負(fù)載是串聯(lián)的。并聯(lián)故障電弧是一種短路電弧故障，故障電弧往往是與負(fù)載并聯(lián)的。并聯(lián)電弧電流決定于絕緣損壞程度和線路阻抗的大小，并且往往是間隙性的故障［4］。因而，一般的過電流和剩余電流保護(hù)裝置是不能檢測串聯(lián)和并聯(lián)電弧故障的。接地故障電弧發(fā)生于帶電導(dǎo)線接地或因絕緣損壞與接地金屬導(dǎo)體接觸的情況。故障電弧電流的大小與接地電阻大小有關(guān)，一般的電氣保護(hù)裝置有時會檢測不到故障，而故障電弧探測器具備識別上述 3 類故障電弧的能力，因此通過廣泛推廣故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，可以很好地預(yù)防故障電弧引發(fā)的電氣火災(zāi)。
故障電弧探測器既可用于電氣線路的監(jiān)控，也可用于對用電設(shè)備的監(jiān)控，覆蓋了可能發(fā) 生電氣火災(zāi)的絕大數(shù)部位。同時故障電弧式火 災(zāi)監(jiān)控探測器作為一種新型的電氣火災(zāi)探測裝 置，可以有效地對短路性電弧故障和接觸不佳 故障進(jìn)行防控，兼有故障報警和保護(hù)兩種功能， 其電弧故障保護(hù)功能是其他保護(hù)電器不可替代的，也是目前電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中探測技術(shù)的重要補(bǔ)充。故障電弧探測器將在電氣火災(zāi)防護(hù)中發(fā)揮巨大的作用。
故障電弧探測技術(shù)在國外很早就得到了廣泛地推廣和應(yīng)用，并且取得了很好的電氣火災(zāi)防控效果。典型的產(chǎn)品有故障電弧斷路器 AFCI，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為UL 1699《電弧故障斷路器》。該技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用目前還處于初始階段。我國GB 14287． 4— 2014 的正式發(fā)布有助于該項技術(shù)快速推廣并走向國內(nèi)應(yīng)用市場，進(jìn)一步提升我國電氣火災(zāi)的防控水平。
 
3 故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器安裝使用及注意事項
3.1故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的安裝及使用
故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器一般安裝于配電線路的末端，或者是用電設(shè)備的供電端。主要保護(hù)對象是配電線路和用電設(shè)備。通常情況下建議安裝在終端用戶配電箱的入戶端，或者一些大功率用電設(shè)備的供電端。典型的故障電弧式電氣火災(zāi)探測器的電氣接線圖如圖 9 ～ 圖 11 所示。
 
 
圖 9  電氣火災(zāi)監(jiān)控報警示意圖
 
 
圖 10 故障電弧探測器電氣接線圖( 電表箱)
 
圖 11 故障電弧探測器電氣接線圖( 公共場所配電箱)
故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器隸屬于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，其本身具備監(jiān)控報警功能，同時也能滿足接入現(xiàn)有電氣火災(zāi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的要求。含有故障電弧探測器的電氣火災(zāi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖 12所示。
 
圖 12 含有故障電弧探測器的電氣火災(zāi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)示意圖
3.2故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的注意事項
故障電弧式電氣火災(zāi)探測器的基本探測原理是通過監(jiān)測電氣回路中電流和電壓特征點的方法
來區(qū)分故障電弧和正常電弧，這就要求被監(jiān)測線路中某一回路產(chǎn)生故障電弧時的電流特征參數(shù)能被探測器區(qū)分，因此，安裝故障電弧探測器的被保護(hù)線路的分支應(yīng)盡量少。
電氣火災(zāi)產(chǎn)生的初期一般是一個點，然后逐漸 擴(kuò)大到面，故障電弧探測器適合小范圍多點布設(shè)。當(dāng)探測到故障電弧發(fā)生時，發(fā)出報警的同時還可立 即斷開故障點的供電電源，不影響其他用電設(shè)備。
 
4  安科瑞故障電弧式保護(hù)器選型
4.1產(chǎn)品外形
 
4.2AAFD系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的功能：
1.監(jiān)測單相回路的故障電弧；
2.通過對電氣線路的實時監(jiān)測能及時、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)電氣線路中的故障和異常狀態(tài)，可幫助用戶迅速查明電氣故障發(fā)生的區(qū)域，以便及時消除電氣火災(zāi)隱患；
3.具有聲光報警功能；
4.本探測器尺寸小巧、安裝方便，采用標(biāo)準(zhǔn)35mm導(dǎo)軌安裝；
5.具有故障電弧模擬發(fā)生功能，可以通過模擬故障電弧對本機(jī)進(jìn)行性能測試；
6.具有通用485總線接口，采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，信號兼容性強(qiáng)。
4.3技術(shù)參數(shù)
 

5  結(jié)語
要使電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)有效地運(yùn)行，需要應(yīng)用多種探測技術(shù)監(jiān)測可能引發(fā)電氣火災(zāi)的故障信 息，同時應(yīng)在易產(chǎn)生電氣火災(zāi)的場所廣泛布控; 電氣線路、用電設(shè)備為電氣火災(zāi)發(fā)生的重災(zāi)區(qū)，應(yīng)作為監(jiān)控對象加以保護(hù); 而因短路、接觸不佳、接地性等故障產(chǎn)生的故障電弧又是電氣線路、用 電設(shè)備發(fā)生電氣火災(zāi)的主要原因，也是目前電氣防火領(lǐng)域的空白。所以，故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器應(yīng)得到積極、大力的推廣，從而有效地減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。

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