一種復(fù)合型電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計

     我國是電氣火災(zāi)多發(fā)的國家。從20 世紀(jì)末以來，電氣火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)一直占各類火災(zāi)的首位，接近火災(zāi)總數(shù)的30 %，損失更是占火災(zāi)總損失的50 %之多，且一直居高不下。而國外如英國每年電氣火災(zāi)發(fā)生次數(shù)僅為總火災(zāi)發(fā)生次數(shù)的17 %，美國僅為10 %，日本僅為13 %，說明我國電氣火災(zāi)的發(fā)生率偏高，與發(fā)達國家相比差距很大?？梢哉f，預(yù)防和有效控制電氣火災(zāi)已經(jīng)到了刻不容緩的程度。為了大幅減少影響我國社會消防安全的電氣火災(zāi)次數(shù)，一種基于檢測剩余電流和溫度的復(fù)合型電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器應(yīng)運而生。

　　1  電氣火災(zāi)的起因及監(jiān)控意義

　　引起電氣火災(zāi)的原因是多方面的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

　　(1)電火花或電弧。電火花或電弧主要的產(chǎn)生原因為單相接地故障，主要體現(xiàn)為導(dǎo)體的絕緣損壞，使兩導(dǎo)體間被擊穿而產(chǎn)生電弧電壓。電弧會產(chǎn)生很高的溫度，如2～20 A的電弧電流就可以產(chǎn)生2 000～4 000 ℃的局部高溫。事實上0。5 A的電弧電流就足以引發(fā)火災(zāi)。

　　(2)接觸不良。當(dāng)工作電流通過時，在接觸電阻上產(chǎn)生較大的熱量，使連接處溫度升高，高溫又使接觸電阻進一步增大，形成惡性循環(huán)，使附近的電氣系統(tǒng)絕緣損壞，造成短路而引發(fā)火災(zāi)，也可能直接引燃附近的可燃物而引發(fā)火災(zāi)。

　　(3)可燃性材料?？扇夹圆牧峡煞譃楣腆w可燃性材料和液體可燃性材料。通常液體和固體可燃性材料的引燃點溫度分別為300 ℃和400 ℃。

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控也就是剩余電流報警，是在火災(zāi)發(fā)生前進行探測、預(yù)警，真正具有"防患于未然"的意義。

　　不同于普通火災(zāi)報警系統(tǒng)主要作用為降低火災(zāi)損失，而安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)則是從根源遏制火災(zāi)發(fā)生，意義不同，并且更具實用價值。電氣火災(zāi)發(fā)生率居高不下，國家對電氣防火也越來越重視，更加凸顯了電氣火災(zāi)監(jiān)控的作用與意義。無論是企業(yè)還是個人都有必要了解電氣防火產(chǎn)品，以及市場現(xiàn)狀，更多的人去關(guān)注電氣防火市場，必會起到規(guī)范與穩(wěn)定市場發(fā)展的作用。

　　2  剩余電流檢測原理

　　剩余電流(residual current )簡言之即通過剩余電流動作保護裝置主回路電流的矢量和。一般人們俗稱的漏電電流，泄漏電流或過剩電流，在國標(biāo)《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》(GB13955-2005)中統(tǒng)一稱之為"剩余電流"。

　　剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器利用電流互感器檢測電流的原理來檢測剩余電流的大小，以防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。

　　檢測原理如圖1 所示，圖中IA、IB 、IC為相電流，IN為中性線電流，Id為相線在a點的對地剩余電流，S 為任一封閉面。根據(jù)基爾霍夫定律，流入任一封閉面S的電流有效值相量之和等于零，則有IA+IB +IC -IN-Id =0整理得IA+IB +IC -IN=Id 。在正常情況下，三相電流的矢量和與N 線中流過的電流大小相等，方向相反，相互抵消。如果線路絕緣劣化或其它原因?qū)е翧 相線在a點產(chǎn)生對地電流，則在圖中的S 處電流互感器的線圈中將感應(yīng)出與剩余電流Id大小成正比的電流，其數(shù)值大小反映了配電線路及電氣設(shè)備中電流的泄露情況。

圖1  剩余電流檢測原理

　　3  系統(tǒng)組成及探測器設(shè)置原則

　　目前主流電氣防火產(chǎn)品是過載保護斷路器，它的基本功能是當(dāng)被保護電氣設(shè)備因故產(chǎn)生電流過載時，能及時、準(zhǔn)確、自動地切斷電源，防止過載電流產(chǎn)生電流熱效應(yīng)而引起燃燒。它的缺陷是額定電流整定后不能自行調(diào)節(jié)，不同額定電流的工作線路必須匹配相應(yīng)的過載保護斷路器，且只能監(jiān)視流經(jīng)自身的電流，無法監(jiān)視工作線路的漏電現(xiàn)象。

　　3 .1  系統(tǒng)組成

　　這種復(fù)合型電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器由以下幾部分組成:電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。該系統(tǒng)利用電流磁場效應(yīng)和溫度效應(yīng)，將工作線路的電流變化和溫度變化傳送到監(jiān)控設(shè)備中，當(dāng)發(fā)生電流或溫度突變時，探測器對變化幅值進行分析并與報警設(shè)定值比較，發(fā)出聲光報警信號，并向監(jiān)控設(shè)備發(fā)送報警信號和報警地址。

　　監(jiān)控設(shè)備在接收到報警信號后能顯示報警部位、報警值和報警數(shù)量等信息，提醒值班人員迅速處理工作線路并可將報警信息發(fā)送到集中控制臺。這種根據(jù)電氣火災(zāi)的發(fā)生原理，利用技術(shù)手段監(jiān)視電氣線路的異常狀態(tài)，是電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點。其系統(tǒng)組成原理圖如圖2 所示。

圖2  系統(tǒng)組成原理圖

　　3.2  設(shè)置原則

　　剩余電流式探測器的設(shè)置以末端探測為基本原則，宜設(shè)置在總電源端和分支線首端。在供電末端負載和漏電流很小，且其上一線的負載條件和自然漏流仍符合設(shè)置剩余電流式探測器時，可以在其上一級供電處設(shè)置。剩余電流式探測器報警值必須與探測電氣線路相適宜，探測器報警的泄漏電流不小于被保護電氣線路和設(shè)備的正常運行時泄漏電流最大值的2 倍。

　　剩余電流式探測器額定電流、額定電壓等指標(biāo)應(yīng)滿足被保護線路的要求。剩余電流式探測器宜用于報警，只有保護供電要求不高的場所和設(shè)備時，才能自動切斷其供電電源。應(yīng)根據(jù)建筑性質(zhì)和低壓配電線路具體情況，確定剩余電流式探測器探測的分級數(shù)，探測級數(shù)不宜超過三級。選擇剩余電流式探測器時，應(yīng)計算(供電系統(tǒng)已經(jīng)完工時，應(yīng)實際測量)供電系統(tǒng)固有的剩余電流，并選擇參數(shù)合適的探測器，盡量使每只探測器充分發(fā)揮作用，減少構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)的探測器數(shù)量。

　　測溫式探測器的設(shè)置應(yīng)以探測電氣系統(tǒng)異常發(fā)熱為基本原則，宜設(shè)置在電纜接頭、電纜本體、開關(guān)觸點等發(fā)熱部位。探測對象為低壓供電系統(tǒng)時，宜采用接觸式布置的測溫式探測器。在被探測對象為絕緣體時，宜將探測器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測對象的表面，采用接觸式布置。探測對象為配電柜內(nèi)部溫度變化時，可采用非接觸式布置，但宜靠近發(fā)熱部件設(shè)置。

　　4  結(jié) 語

　　綜上所述，這種復(fù)合型的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的主要功能是在火災(zāi)發(fā)生前，能對配電線路、變配電設(shè)備、重要用電設(shè)備的電流(以線路剩余電流為主)和溫度變化進行檢測，以及對隱患和故障部位的地址進行報警。

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計首先要明確保護對象的火災(zāi)危險程度，并結(jié)合工程的配電系統(tǒng)設(shè)計和負荷特性確定保護分級;同時，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計應(yīng)以線路剩余電流檢測和報警為主，根據(jù)負荷特性和運行狀況，對配電設(shè)備和線路適當(dāng)?shù)牟课辉黾訙囟?，如變壓器、電氣豎井內(nèi)的電纜橋架和電纜夾層等，提高系統(tǒng)的性價比。此外，在配電設(shè)計時還應(yīng)充分考慮線路負荷增長因素和敷設(shè)條件對載流量的影響，選擇足夠的中性線截面，認真做好工程的總等電位和局部等電位聯(lián)結(jié)的設(shè)計，合理選配剩余電流動作保護裝置等對電氣火災(zāi)的防護也一樣至關(guān)重要。