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浅谈故障电弧式电气火灾探测器在电气防火中的应用
日期：2024-07-31 16:25
浏览次数：475
摘要：
张娟
安科瑞电气股份有限公司
摘 要:分析了重大电气火灾数据。结合目前国内前沿的电气火灾探测技术， 介绍了故障电弧式电气火灾监控探测器在火灾预警系统中的重要作用，给出了基于多种探测技术的电气火灾监控系统的实现方案。
关键词:故障电弧式电气火灾监控探测器; 测温式电气火灾监控探测器; 热解粒子式电气火灾监控探测器; 电气防火
0 引 言
由*近几年的火灾调查统计结果显示，我国 每年 30% 以上的火灾事故是由电气火灾直接引起的，有效地预防电气火灾对于保障人民生命和 财产**具有...
张娟
安科瑞电气股份有限公司
摘 要:分析了重大电气火灾数据。结合目前国内前沿的电气火灾探测技术， 介绍了故障电弧式电气火灾监控探测器在火灾预警系统中的重要作用，给出了基于多种探测技术的电气火灾监控系统的实现方案。
关键词:故障电弧式电气火灾监控探测器; 测温式电气火灾监控探测器; 热解粒子式电气火灾监控探测器; 电气防火
0 引 言
由*近几年的火灾调查统计结果显示，我国 每年 30% 以上的火灾事故是由电气火灾直接引起的，有效地预防电气火灾对于保障人民生命和 财产**具有重要的现实意义。目前，我国 正大力发展电气火灾监控系统以预防电气火灾。现阶段广泛使用的预警系统是对电气线路进 行监控，监测配电线路的剩余电流和温度两类信 号，在预防电气火灾发生方面取得了一定成效。但因为探测手段单一，新技术推广应用力度小，监 测范围面小等原因，致使该措施仍有一定的局限 性。为了更好地解决这一问题，通过对大量电气 火灾的起火原因进一步分析得知，电气起火的主 要部位是电气线路和用电设备，主要是短路、接触 不佳、漏电、过载等故障引起。因此这几类故障都 应作为我们下一阶段的防控要点。电气火灾监控系统也应具备应对这种故障的预警能力。国内新的科研成果“故障电弧式电气火灾监控探测器”对电气线路和用电设备接触不佳、短路、接地故障所产生的电弧具有很高的识别能力。大力推广并应用这种新技术将对我国的电气火灾预防具有意义［1］。
1 重特大电气火灾数据统计分析［1］
1.1电气火灾场所分布
电气火灾发生场所所占比例分析如图 1 所示。
图 1 电气火灾发生场所比例
由图 1 可见，工厂发生电气火灾的比例大， 商业建筑次之，住宅、宾馆、写字楼及其他场所所 占比例约为 10% 。因此，应将工厂、商业建筑、住宅作为电气火灾的防护对象。
1.2电气火灾发生部位
电气火灾发生部位所占比例分析如图 2 所示。由图 2 可见，电气火灾可能发生于电气系统的电气线路、用电设备、电气设备及其他部位。电气线路年久老化、不规范施工等，容易导致电气火灾; 用电设备导致的电气火灾所占比例次之。电气设备有专用的变电所、变电房，且一般有专人管理， 火灾概率仅占约10% 。由图2 可知，电气火灾中的防护应集中在电气线路和用电设备两大部位， 以电气线路的防护为主，以加强用电设备的**使 用、管理为辅，可以避免大部分的电气火灾。
图 2 电气火灾发生部位比例分析
2 故障电弧式电气火灾监控探测器的重要性
2.1故障电弧式电气火灾监控探测器的保护特性
传统的熔断器和空气断路器不能满足故障电弧检测的要求，这是因为断路器主要是以检测短路和过载电流为目的，故障电弧具备在很小电流的情况下( 一般大于 0． 5A) 就引发火灾的可能性。对于小电流并伴随着有故障电弧发生的情况，因电流值达不到保护装置热保护的动作电流值，故保护装置不会动作，对于大电流并伴随有故障电弧发生的情况，因燃弧持续的时间短，不足以使传统断路器保护动作，从而引发电气火灾。通常，故障电弧探测器主要是采用检测电压、电流频 域和时域的特征来识别故障电弧，保护动作受电 流的大小影响较小，其特性有别于传统断路器。断路器和故障电弧探测器保护特性的区别如图 8 所示。
图 8 断路器和故障电弧探测器保护特性
2.2故障电弧式电气火灾监控探测器的作用及意义
在低压配电终端线路中常见的有 3 类故障电弧: 串联故障电弧、并联故障电弧、接地故障电弧。串联故障电弧是由于一根导体发生机械断裂、接头处松开或插头接触不好等产生，其故障电弧与负载是串联的。并联故障电弧是一种短路电弧故障，故障电弧往往是与负载并联的。并联电弧电流决定于绝缘损坏程度和线路阻抗的大小，并且往往是间隙性的故障［4］。因而，一般的过电流和剩余电流保护装置是不能检测串联和并联电弧故障的。接地故障电弧发生于带电导线接地或因绝缘损坏与接地金属导体接触的情况。故障电弧电流的大小与接地电阻大小有关，一般的电气保护装置有时会检测不到故障，而故障电弧探测器具备识别上述 3 类故障电弧的能力，因此通过广泛推广故障电弧式电气火灾监控探测器，可以很好地预防故障电弧引发的电气火灾。
故障电弧探测器既可用于电气线路的监控，也可用于对用电设备的监控，覆盖了可能发 生电气火灾的绝大数部位。同时故障电弧式火 灾监控探测器作为一种新型的电气火灾探测装 置，可以有效地对短路性电弧故障和接触不佳 故障进行防控，兼有故障报警和保护两种功能， 其电弧故障保护功能是其他保护电器不可替代的，也是目前电气火灾监控系统中探测技术的重要补充。故障电弧探测器将在电气火灾防护中发挥巨大的作用。
故障电弧探测技术在国外很早就得到了广泛地推广和应用，并且取得了很好的电气火灾防控效果。典型的产品有故障电弧断路器 AFCI，产品标准为UL 1699《电弧故障断路器》。该技术在国内的应用目前还处于初始阶段。我国GB 14287． 4— 2014 的正式发布有助于该项技术快速推广并走向国内应用市场，进一步提升我国电气火灾的防控水平。
3 故障电弧式电气火灾监控探测器安装使用及注意事项
3.1故障电弧式电气火灾监控探测器的安装及使用
故障电弧式电气火灾监控探测器一般安装于配电线路的末端，或者是用电设备的供电端。主要保护对象是配电线路和用电设备。通常情况下建议安装在终端用户配电箱的入户端，或者一些大功率用电设备的供电端。典型的故障电弧式电气火灾探测器的电气接线图如图 9 ～ 图 11 所示。
图 9 电气火灾监控报警示意图
图 10 故障电弧探测器电气接线图( 电表箱)
图 11 故障电弧探测器电气接线图( 公共场所配电箱)
故障电弧式电气火灾监控探测器隶属于电气火灾监控系统，其本身具备监控报警功能，同时也能满足接入现有电气火灾监控网络的要求。含有故障电弧探测器的电气火灾监控网络示意图如图 12所示。
图 12 含有故障电弧探测器的电气火灾监控网络示意图
3.2故障电弧式电气火灾监控探测器的注意事项
故障电弧式电气火灾探测器的基本探测原理是通过监测电气回路中电流和电压特征点的方法
来区分故障电弧和正常电弧，这就要求被监测线路中某一回路产生故障电弧时的电流特征参数能被探测器区分，因此，安装故障电弧探测器的被保护线路的分支应尽量少。
电气火灾产生的初期一般是一个点，然后逐渐 扩大到面，故障电弧探测器适合小范围多点布设。当探测到故障电弧发生时，发出报警的同时还可立 即断开故障点的供电电源，不影响其他用电设备。
4 安科瑞故障电弧式保护器选型
4.1产品外形
4.2AAFD系列电气火灾监控探测器的功能：
1.监测单相回路的故障电弧；
2.通过对电气线路的实时监测能及时、准确的发现电气线路中的故障和异常状态，可帮助用户迅速查明电气故障发生的区域，以便及时消除电气火灾隐患；
3.具有声光报警功能；
4.本探测器尺寸小巧、安装方便，采用标准35mm导轨安装；
5.具有故障电弧模拟发生功能，可以通过模拟故障电弧对本机进行性能测试；
6.具有通用485总线接口，采用标准Modbus协议进行数据交换，信号兼容性强。
4.3技术参数
5 结语
要使电气火灾监控系统有效地运行，需要应用多种探测技术监测可能引发电气火灾的故障信 息，同时应在易产生电气火灾的场所广泛布控; 电气线路、用电设备为电气火灾发生的重灾区，应作为监控对象加以保护; 而因短路、接触不佳、接地性等故障产生的故障电弧又是电气线路、用 电设备发生电气火灾的主要原因，也是目前电气防火领域的空白。所以，故障电弧式电气火灾监控探测器应得到积极、大力的推广，从而有效地减少电气火灾的发生。
