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淺談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計
更新時間:2014-11-20   點擊次數(shù):1261次

趙娜

安科瑞電氣股份有限公司   上海 嘉定   201801

摘要  近年來,各種電氣設(shè)備及家用電器的使用量大幅增加,相應(yīng)的電氣火災(zāi)事故也隨之增加,電氣火災(zāi)數(shù)量已經(jīng)接近火災(zāi)總數(shù)的30%,位列各類火災(zāi)的*。由火災(zāi)所造成的損失已經(jīng)給社會經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成了巨大的損失,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)對預(yù)防電氣火災(zāi)起到至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞:電氣火災(zāi);接地故障;漏電電流;分級保護

1  用途、基本組成及原理

1.1 用途

電氣火災(zāi)就是指配電線路及電氣設(shè)備由于設(shè)計、安裝、使用不當或者接觸不良、短路等原因而引起的火災(zāi)。其中,短路所引起的火災(zāi)的概率zui高,而短路又可分為般性短路和接地故障。般性短路,是指供電線路之間由于絕緣性能降低,從而導(dǎo)致的相線與相線、相線與線之間的短路;接地故障,是指相線與接地導(dǎo)體、相線與大地之間的短路,它是由于相線與接地導(dǎo)體、相線與大地之間的絕緣性下降所導(dǎo)致的。根據(jù)統(tǒng)計,因為接地故障而引起的火災(zāi)占短路原因而引起火災(zāi)的絕大多數(shù),它是較為常見的電氣火災(zāi)起因。此外漏電電流使得部分的電流流入大地,造成了能源浪費;當人體接觸到故障電壓引起觸電電擊,危及生命安全。低壓配電系統(tǒng)短路故障示意圖,如圖1所示。

圖1 低壓配電系統(tǒng)短路故障

    發(fā)生故障時,在漏電的故障點處和導(dǎo)體不良的連接處會局部產(chǎn)生異常的高溫或電火花、電弧,這種電弧具有比較大的阻抗和壓降,它限制了故障電流的通過,從而使得電流保護器不能動作,而數(shù)百毫安的電弧所產(chǎn)生的局部高溫可達2000℃以上,導(dǎo)致附近的可燃物高溫烤燃著火從而引起了火災(zāi)。

    為了能夠預(yù)防和減少電氣火災(zāi),必須能夠在線檢測AC220/380V供電線路的絕緣狀態(tài),以此來杜絕漏電和各種短路故障的發(fā)生。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)就是用來實時監(jiān)測供電線路的絕緣狀態(tài)并實施報警的,當電氣線路或者電氣設(shè)備旦漏電并超過額定保護值時,報警器立即發(fā)出聲光報警信號并顯示出漏電電流的大小。因為從發(fā)生接地電弧故障到引燃起火以致火勢蔓延需要定的時間,這就有足夠多的時間去檢查并排除故障,從而能夠有效地避免電氣火災(zāi)的發(fā)生或者將損失控制在較小的范圍之內(nèi)。為了保證供電的連續(xù)性,報警時通常不切斷電源,這樣就可以避免電源開關(guān)跳閘而引起整棟建筑物的停電。為了確保安全,在緊急情況下可以再去切斷供電電源。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的組成

(1)系統(tǒng)組成

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是由漏電探測裝置與監(jiān)控設(shè)備所組成的。漏電探測裝置是由電流互感器、漏電探測器構(gòu)成。監(jiān)控探測器與監(jiān)控設(shè)備之間通常是以有線的方式相連接的。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖,如圖2所示。

圖2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

 

    (2) 電流互感器檢測電流的基本原理

    如圖3所示,若導(dǎo)線中流過的電流為i1,i1在其周圍將產(chǎn)生電磁場,電磁場的強弱與導(dǎo)線中電流的大小成正比。電流互感器是高導(dǎo)磁率器件,把它置于電磁場中,在其次級線圈中將會感應(yīng)出交變電流i2,i2=i1/n,n為互感器次級線圈的匝數(shù),由此可見i2與i1是成正比的。

  

圖3 電流互感器提取電流信號

    監(jiān)控系統(tǒng)分為漏電探測裝置與監(jiān)控設(shè)備。漏電探測裝置使用電流互感器提取漏電信號,經(jīng)過信號放大、AC/DC變換、A/D變換、CPU處理之后,送至輸出級。輸出信號經(jīng)過總線后通往監(jiān)控設(shè)備。監(jiān)控設(shè)備接收的漏電信號經(jīng)過CPU處理后,送往報警器、顯示器、控制信號輸出級。報警器由報警指示燈、蜂鳴器組成,顯示器使用LED數(shù)碼管、LCD液晶顯示屏顯示出漏電電流的大小及所有相關(guān)的信息,控制信號輸出級輸出各種報警及控制信號,以切斷供電的電源及附加的報警等。監(jiān)控設(shè)備有存儲及打印的功能,可供隨時查詢。系統(tǒng)框圖如圖4所示。

    個電氣系統(tǒng)的輸入、輸出端電流值,當無任何損失時,其流入及流出的相量和為,也就是無漏電電流;如果這個電氣系統(tǒng)有電流泄漏,這個系統(tǒng)的電流相量和就不為,對外有了泄漏電流,系統(tǒng)中便產(chǎn)生了漏電電流。漏電電流是由AKH-0.66L系列電流互感器檢測出的,AKH-0.66L系列電流互感器將信息傳送到ARCM系列監(jiān)控探測器里,經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷,并與報警設(shè)定值進行比較,旦超出設(shè)定值則發(fā)出報警信號,同時也傳送到Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)備中,再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進步識別、判定,當確認可能會發(fā)生火災(zāi)時,監(jiān)控設(shè)備發(fā)出火災(zāi)報警信號,點亮報警指示燈,發(fā)出報警聲響,同時在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息,迅速到事故現(xiàn)場進行檢查處理,并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。

圖4 監(jiān)控系統(tǒng)組成原理方框圖

2  監(jiān)控系統(tǒng)主要技術(shù)特點

3  電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計

3.1 安裝位置

(1)分級保護

    為了縮小發(fā)生人身電擊事故和接地故障切斷電源時引起的停電范圍,通常在供電線路的不同地點安裝不同型號的剩余電流動作保護裝置,以形成分級保護。根據(jù)用電負載及線路情況,般分兩級或三級保護。圖5所示的分級保護模式是般形式的保護,適用于農(nóng)村電網(wǎng)、中小型配電變壓器(160kVA以下)供電的架空配電網(wǎng),其主要的負載多為農(nóng)副業(yè)加工及居民生活用電。

圖5 中小型電網(wǎng)三級保護示意圖

(2)剩余電流動作斷路器(漏電斷路器)和電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

    在上述的剩余電流動作保護裝置系統(tǒng)中,安裝剩余電流動作斷路器是可以起到分級保護作用的。但是旦發(fā)生了剩余電流超過額定電流值從而切斷電源時,因為停電造成重大的經(jīng)濟損失及不良的社會影響的電氣裝置或場所,是不能夠安裝剩余電流動作斷路器的,比如公共場所的消防應(yīng)急燈具電源、消防應(yīng)急照明系統(tǒng)、消防設(shè)備電源、消防水泵、消防電梯等等。

3.2 接地故障監(jiān)測

      對于接地形式為TN-S的配電系統(tǒng),可以檢測系統(tǒng)的總體絕緣狀態(tài),即檢測系統(tǒng)的總漏電電流。電流互感器安裝于變壓器接地線中(如圖6所示)以提取漏電的信號,探測器、報警器(監(jiān)控設(shè)備)安裝于相應(yīng)的位置處。

圖6 TN-S系統(tǒng)的總漏電電流檢測

4 主要表計功能及選型方案

    主要表計功能及選型方案如圖7所示。

圖7 主要表計功能及選型方案

5  結(jié) 語

    隨著我智能電網(wǎng)的發(fā)展,如今保護預(yù)防性電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品也將不僅僅應(yīng)用在高層樓宇設(shè)計之中,它必將融入家用電氣安防領(lǐng)域。為了使電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運行,達到火災(zāi)期及時預(yù)報警的目的,應(yīng)嚴格按照標準執(zhí)行,在性能設(shè)計和工程應(yīng)用中必須嚴格把關(guān),避免出現(xiàn)不必要的問題,從而影響系統(tǒng)功能的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] GB13955-2005. 剩余電流動作保護裝置安裝和運行[S]

[2] 郭仲禮. 低壓電工實用技術(shù). 北京:機械工業(yè)出版社,1998.

[3] 連理枝. 低壓斷路器及其應(yīng)用. 北京:中電力出版社,2002.

[4] 安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版

作者簡介:趙娜,女,漢族,本科,工程師,主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)  


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