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浅谈限流式保护器在预防建筑电气火灾中的应用

 发布时间:2022-03-22 点击量:110

王兰

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要】在建筑建设过程中,电气线路工作的稳定性直接影响到整个建筑的安全性与可靠性。从电气线路的功能性来看,其主要具有电能传输和信息传递的功能。但是在建筑的建设和使用过程中,电气线路火灾是一个非常常见的问题,一旦出现电气线路火灾问题,一方面会造成建筑内设备无法正常工作,另一方面可能会让更多的易燃物被引燃,进而造成严重的火灾。从原因来看,主要分为自身原因及外部原因两个方面。自身原因一般是指电气线路出现短路、过载和漏电等问题,外部原因则主要指环境因素和人为因素等造成的火灾。因此,本文针对建筑电气防火进行探讨,希望能够为今后我国建筑电气防火水平的提升提供参考。

关键词建筑电气;电线电缆;电气火灾;阻燃电缆;阻燃耐火电缆

0前言

近些年来,在我国经济发展的推动下,我国建筑行业实现了飞速的发展,高层建筑、综合性建筑数量越来越多。在《火灾分类>(GB/T4968-2008)的规定中,把E类定义为带电火灾,指的是由于带电物体燃烧而引起的火灾。通常来讲,引起电气火灾最多的原因是电气设备使用不合理或针对电气线路没有及时进行处理。因此,本文针对建筑电气火灾的预防进行探讨,这对于控制电气火灾,避免经济损失有着非常重要的意义。

1实现电气线路防火的基本要求

1.1线路材质的要求

不同的电气线路在不同的工作环境中往往在电压、温度、湿度等方面有不同的参数要求。因此在对电气线路材质进行选择的过程中,须结合实际情况,综合考量电压、温度、湿度、海拔和风力等多方面因素,在节省经济成本的基础上,合理确定电线电缆的材质及其横截面,既要确保电线线缆能够满足实际的工作需求,也要避免电气线路在实际的工作过程中出现短路、漏电和过载等问题。在对导体横截面积进行设计的过程中,要结合计算结果和实际的工作经验,预留出足够的负荷余量。在对导体材料进行选择的过程中,通常有铝导体、铜导体和银导体可供选择,但是综合经济因素和工作需求往往选择铝导体和铜导体。特别是在一些特定的工作环境中,如需要保障电源、一两次回路和电动机的励磁回路等长时间稳定工作,需要在腐蚀性强、温度较高等环境进行工作的,则需要选择铜导线。对于经常需要非专业人员进行接触的线路,例如居民住宅和公共建筑中的线缆等,和导线截面面积小于6mm²的线缆,也不建议使用铝芯导体的线缆。铝芯导体的线缆通常应用于对铝材料腐蚀度较小的环境中。

电线电缆主要包括普通电线电缆、阻燃电线线缆和阻燃耐火电线电缆。其中,普通电线电缆有包括聚氯乙烯电线电缆、交联聚乙烯电线电缆(如图1)和橡胶电线电缆(如图2)。特别是橡胶电缆,其优点在于能够承受住极严寒环境的考验,而且具有非常好的弯曲性,能够满足高差较大甚至是垂直敷设要求。同时,橡胶电缆还大多应用于移动电气设备的电器线路中。交联聚乙烯电线电缆的特点是在实际工作过程中,即使发生燃烧也不会产生有毒气体,缺点是并不具有阻燃性。因此,交联聚乙烯电线电缆大多应用于对环境清洁度有较高要求的工业环境中;麋氯乙烯电线电缆是现阶段应用为广泛的一种电线电缆,但其缺陷在于一旦发生燃烧会产生大量有毒气休,因此不适用于人密集的场所

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1阻燃交联聚乙烯电线电缆

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2阻燃橡胶电线电缆

在对阻燃电缆的性能进行评价的过程中,主要从两个方面进行评价,即发烟性和氧指数。根据阻燃电缆的发烟性进行划分,可以将阻燃电缆划分为普通型阻燃电缆、无卤阻燃电缆和低烟低卤阻燃电缆三种。在电线电缆铺设的过程中,如果有将电线电缆成束敷设的需求,则一般采用阻燃电缆。除此之外,在电线电缆铺设的过程中,阻燃型电缆与非阻燃型电缆通常不在同一通道内使用,而且同一通道内的阻燃线缆必须确保是同一等级。

根据阻燃线缆的绝缘材质进行划分,可以将阻燃耐火电缆划分为有机型阻燃耐火电缆与无机型阻燃耐火电缆两种。与阻燃电缆相比,阻燃耐火电缆的特点是在出现线路火灾的情况下,电气线路仍然可以正常运行。

1.2提升电气防火水平的保护措施

首先要确保电线线缆选择的合理性,其次要结合实际的敷设环境和电线电缆的工作要求,选取合理的线缆类型,最后则是要加强对线缆敷设施工的监督和管理,提升线缆敷设的质量,加强对电线电缆的保护,做好电气火灾的预防工作。

2用电设备的防火要求分析

2.1照明器具的使用要求

针对照明器具的使用,在防火方面可以从器具的选择方面入手。在灯具选择方面,可以选择闭合型、封闭型和密闭型等灯具,在特殊使用场景中,例如爆炸风险较高的区域,可以选择防爆型灯具,在具有腐蚀性风险的环境中,可以使用密闭型灯具。

2.2电气装置的使用要求

针对电气装置的防火,主要从开关、熔断器、继电器和接触器等方面进行入手。结合实际的使用场景和使用需求,选取符合防火条件的电气装置部件,从而实现电气装置防火性能的提升。

3限流式保护器在电气防火应用

3.1限流式保护器的功能及应用方案

3.1.1限流式保护器的设计

电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大,以及使用寿命短等当弊端,发生短路故障时,能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护,从而能显著减少电气火灾事故,保障使用场所人员和财产的安全。

安科瑞ASCP200-1电气防火限流式保护器的主要元件是固态开关,不同于传统家用的空气开关(微断)。我们知道,传统空气开关的断开是一种机械运动过程,分断时间需要几十毫秒(一般30~50ms),带负载断开时通常伴随有电弧的产生。而固态开关的断开则是依靠半导体内部的载流子运动实现,分断时间微秒级,速度快,无电弧产生。

如图2所示,当发生短路故障时,传统空气开关在电流升至C点时才能动作,且无法瞬时切断电流,而固态开关则可以在电流升至B点时即瞬间切断短路电流。

 

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3短路故障前后电流与时间关系图

从流过电阻的电流热量公式Q=I2Rt,可以很容易看出,传统空气开关与固态开关在短路时所释放的能量差别可以达到数千倍之多。因此当装配限流式保护器的回路发生短路故障时,就可以避免电弧的产生,从而有效降低了电气火灾。

3.1.2 ASCP200-1功能特点

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ASCP200-1型电气防火限流式保护器是单相限流式保护器,较大额定电流为63A。主要功能如下:

A)短路保护功能,线路发生短路故障时,能在150微秒内实现快速限流保护;

B)过载保护功能,线路持续过载时,保护器限流保护;

C)表内超温保护功能,保护器内部器件工作温度过高时,

保护器限流保护;

D)过/欠压保护功能,线路欠压或过压时,保护器告警或限流保护(可设);

E)电缆温度监测功能,被测线缆温度超过报警设定值时,保护器告警或限流保护(可设);

F)漏电流监测功能,线路漏电超过报警设定值时,保护器告警或限流保护(可设);

G)通讯功能,保护器配置1路RS485接口,1路2G无线通讯,可以将数据发送到安科瑞Acrel-6000安全云平台,或第三方监控软件或平台,从而实现远程监控。

3.1.3 ASCP200-1技术参数

项目

指标

输入电压

AC 85~265V,45~65HZ

功耗

功耗≤5VA(无负载情况下)

额定电流

0~63A可设置

短路保护时间

<150μs

过载保护

动作范围:110%~140%;动作延时:3~60s

过压保护

动作范围:100%~120%;动作延时:0~60s

欠压保护

动作范围:60%~100%;动作延时:0~60s

线缆温度监测

监测范围

-20~120℃(精度±2℃)

报警设置

动作范围:45~110℃;动作延时:0~60s

漏电流监测

监测范围

20~1000mA(精度:±2%或±5mA)

报警设置

动作范围:30~1000mA;动作延时:0~60s

故障记录

20条记录(故障类型、故障值、故障时间)

报警方式

声光报警(其中声音可以通过消音按键消除)

通讯

1路RS485接口,Modbus-RTU协议;1路2G无线通讯

安装使

用环境

工作场所

无雨雪直接侵袭、无腐蚀性气体、粉尘,无剧烈震动的场所

工作环境温度

-10~+55℃

相对湿度

空气的相对湿度不超过95%

海拔高度

≤2000m

 

3.1.4应用方案图示

ASCP200-1型电气防火限流式保护器建议安装在入户开关下端,额定电流值根据入户开关的具体规格进行设置,典型应用示意图如图3所示:

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4 ASCP200-1家用防火解决方案安装示意图

3.1.5使用注意事项

在选用限流式保护器时,限流式保护器的设定的额定电流应该与其前一级的断路器的额定电流保持一致。例如,当限流式保护器输入端断路器的额定电流为32A时,应将限流式保护器的额定电流设置为32A。为保障限流式保护器的正常使用,严禁将其使用于与其前端断路器的额定电流不匹配的配电线路中。

ASCP200系列采用限流式保护器采用壁挂式安装,可以挂墙安装,也可以安装在箱体内,应确保安装场所无滴水、腐蚀性化学气体和沉淀物质,并注意环境温度和通风散热。

为确保可靠连接,接线时应按接线图进行,同时为了防止接头处接触电阻过大而导致局部过热,也避免因接触不良而导致保护器工作不正常,线头应采用合适大小的U形冷压头压接后,再插入保护器相应端子上并将螺钉拧紧压实。

保护器内部带有交流电,严禁非专业人士擅自打开产品外壳。保护器在使用期间,若被保护线路发生短路或过载故障而被限流保护时,保护器仍处于带电状态,不允许随意碰触用电线路的金属部分。待检查线路,并排除故障后,长按保护器的复位按键约2秒钟,使保护器恢复正常运行时。

当保护器因超温而发生限流保护时,则可能是因为负载电流过大,环境温度过高或通风散热不良等原因导致,可通过加强通风等措施,等保护器温度降下来后,再长按复位键,使保护器复位,恢复正常运行。

4结语

总的来讲,电气火灾现阶段在我国每年火灾事件中占非常大的比例,一旦出现建筑电气火灾事件,不但会造成巨大的经济损失,甚至威胁到住户的生命安全。从电气火灾产生的原因来看,其主要是线路短路、过载和漏电等问题造成的。因此,想要从根本上提升建筑电气防火水平,一方面要针对电线电缆的特点、工作环境和工作需求,合理选择电线电缆,另一方面在电气设备使用的过程中,必须采取正确的使用方案,加强对电气设备的维护和检修,提升电气设备运行的安全性和稳定性。

参考文献

[1]刘明.满淳.建筑电气防火在预防电气火灾中的探讨[J].天津化工,2019,33(6):54-56.

[2]黄根来.我国建筑电气火灾的现状、问题和防控对策研究[J].科技与企业,2014(13):7.

[3]李日伟.对建筑电气火灾成因的分析及防范措施[J]商业文化(下半月),2011(7):179.

[4]马瑞.预防建筑电气火灾的探讨.

[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.