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浅谈限流式保护器在住宅电气防火的应用

时间:2021-01-21 点击次数:123
周颖
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】随着人民生活水平的提高,家用大功率电器普遍被使用,导致用电量剧增,电气火灾频发。文章分析了电气火灾发生的原因,并时电气火灾的防范措施进行了探讨。
【关键词】电气火灾;原因;防范
1概况
        火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害,是严重危害人民生命财产、直接影响经济发展和社会稳定的常见的一种灾害。随着社会经济的发展和人口的增长,住宅中的空调、电冰箱、用电的炊具、电热水器、电暖气等大功率家用电器越来越多,火灾发生的概率也在升高,火灾已经成为一个日趋严峻的社会问题。
        据消防部门统计,在城市火灾中,电气火灾几乎占了全部火灾总数的一半,电气火灾给人民的生命财产带来了重大损失,因此减少电气火灾意义重大。
2电气火灾发生的原因
        电线绝缘老化而发生短路造成火灾。电线绝缘老化是不可避免的,因此在线路中装设保护线路短路的熔断器或空气开关:当线路发生短路时,短路电流流过熔断器或空气开关,焰断器熔断或空气开关跳闸,切断电源,从而避免了火灾的发生。
        电气线路宽裕量过小,与用电发展不相适应而导致短路起火。
电位差引起电气火灾。国内在建筑物电气装置设计中侧重对电气线路短路、过载、过电流的防护而忽视电位差的危害。
        电器产品质量差,维护使用不当,用电不慎。
        导体间的连接不良。开关和插座、插头间的断断续续的连接为活动连接,设备端子和线路之间以及线路和线路之间的连接为固定连接,这两种连接都有可能因连接不良产生异常高温和电火花而起火。
        电气设备热效应引起火灾。电气设备布置不当,其高温或电火花可能引燃附近的可燃物。
3电气火灾的防范
        火灾的防范是一个系统工程,关键在于做好设计、施工.、管理和使用维护等方面的工作。
3.1从设计入手
        根据电气设备的环境(卧室、客厅、厨房、卫生间等)来选用电气设备。
        在满足使用环境、房间用途需要的情况下,应选用效率高、维护检修方便的灯具。在正常的环境中,宜选用开启式灯具,例如客厅;在潮湿的环境中,宜选用具有防水灯头的灯具,例如厕所、洗漱间;在烟气较多的环境中,宜选用防尘密闭式灯具,例如厨房;楼梯照明应釆用声光定时开关控制的灯具。
        每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明应分路设计;厨房电源插座和卫生间电源插座宜设置独立回路增加分支回路,可以分流住宅负荷电流,减少线路温度升高和谐波危害,延长线路寿命,减少电气火灾发生的可能性。由于卫生间内较潮湿,插座宜少设,单独设置回路显得浪费,宜与厨房电源插座同一回路落地式柜式空调容量大,一般为2匹或2匹以上,宜与其他空调电源插座分回路供电。
        插座的选择与安装插座的额定电流,已知使用设备者应大于设备的额定电流的1.25倍;未知使用设备者不应小于5A。考虑到部分家电功率大,实际中通常应选择不小于10A的插座。
        家庭中不可避免有儿童活动.建议所有插座釆用安全型插座。在潮湿场所,应釆用密闭式或保护式插座,安装高度距地面不应低于1.5m,如洗衣机插座、电热水器插座、厨房小家电插座;卫生间插座应位于潮湿场所等级分类中III区外;电热水器插座安装高度不宜低于1.8m;分体空调器插座安装高度建议为1.8~2.0m;为方便使用起居室(厅)、电视、音响插座,安装高度以高于电视柜的高度为佳,为0.8-1.0m;其他普通电源插座安装高度通常为0.3m。
        在住宅中,已知使用设备者应按设备要求配置插座,需要连接带接地线的家用电器的插座,带接地孔,普通插座使用户应能任意使用I类或II类家用电器。I类电器为基本绝缘加接地保护,II类电器为双重绝缘不要求接地保护。为满足I类或II类家用电器的使用,普通插座宜选用单相二线和单相三线组合插座。
        对于插拔插头时触电危险性大的日用电器.宜釆用带开关能切断电源的插座。这样做的目的是尽量减少插拔切断来断电,而利用插座所带开关断电,安全性较强。因此,洗衣机插座、厨房小家电插座和电热水器插座应带开关和电源指示。另外,经常开关的固定用电设备插座,如起居室、电视、音响、空调插座,建议也带开关和电源指示。
        选择和负荷电流相匹配的熔丝;合理选择导线截面面积(注意留足宽裕量);导线和电缆的绝缘强度不应低于网路的额定电压;绝缘子要根据电源的不同电压进行选配。
        接地与防雷。①接地。低压配电接地系统的接地形式应釆用TN-S、TN-C-S系统,且应进行等电位联结(MEB)和局部等电位联结(LEB),这样可以清除沿PEN线或PE线窜入的危险故障电压,减少保护电器动作不可靠带来的危险.消除外界电磁场引起的干扰,保护人身的安全。保护线如果采用电力电缆,截面可以不受限制;如果采用绝缘导线或裸导线有机械保护,如敷设在套管、线槽等外保护物内时,截面不应小于2.5 mm²如果采用无机械保护,如敷设在绝缘子、瓷夹上时,其截面不应小于4 mm²防雷。住宅防雷保护应釆用避雷带做接闪器,引下线暗敷于墙内,在1.8m处引出至接地装置或利用建筑构造柱的钢筋作接地装置,并且与重复接地共用。
3.2施工方面的技术要求
        室内配线除要求安全可靠、布线整齐合理、安装牢固外,在技术上还作如下要求。
        配线时应尽量避免导线有接头,若有中间接头釆用压接或焊接;穿在管内的导线,不允许有接头;接头应放在接线盒或灯头盒内;导线的连接或分支处不应受到机械力的作用。
        明配线路要保持横平竖直,水平敷设时导线距离地面2.5 m以上,垂直敷设时导线距离地面2 m以上,否则应将导线穿在钢管内予以保护。
        当导线穿过楼板、墙壁时,要加装保护套管。
        当导线相互交叉时,应在每根导线上套以绝缘管并固定。
        为保护用电安全,室内配电管线与其他管道、设备之间的距离应有一定的要求。
        配线的管子通常为钢管或硬塑料管.管子的内径不得小于管内导线束直径的1.5倍。管内导线不得超过8根,且都不能有接头,配线时应尽量避免导线有接头,若有中间接头采用压接或焊接;穿在管内的导线,不允许有接头;接头应放在接线盒或灯头盒内;导线的连接或分支处不应受到机械力的作用。
3.3管理及使用维护
        在住宅交付使用后,物业公司应建立有效的防火安全机制,做到责任到人、定期维护、定期检査。
        电工应定期对导线、电缆载流量进行实地测量,经常检查触摸导线、开关、接头等处温度,超出正常值时及时调整;定期测量实际电流,保证后续改造和维修质量。
        加强防火安全教育,定期在小区内进行防火安全知识宣传,定期对电工及相关人员进行培训教育。
        对于住户来说,应正确使用家用电器-尽量避免频繁开关电器,防止电动机启动电流骤增,温度快速上升引起电动机等元件过热烧毁起火;家用电器使用后,不但要关闭开关,还应拔掉电源插头;使用电热器具要远离可燃、易燃物;注意避免同时使用多个大功率电器,造成线路过负荷;注意电冰箱、电视机、电脑等电器的通风、防潮、防尘,并经常检查电源线是否老化、破皮,防止因积热、漏电等引起火灾;避免使用质量低劣的家用电器,尽量在信誉好的超市、商场购买信誉好的品牌家电。
4火灾原因认定和技术鉴定
        火灾原因认定和技术鉴定是查清事实、找出原因、处理责任事故、防止类似事件发生的关键。电气火灾原因技术鉴定方法主要有宏观分析法、金相分析法、成分分析法、剩磁分析法、综合分析法、模拟试验法等。在我国,火灾原因认定属于消防监督机关的业务范畴,火灾原因技术鉴定大都是科研单位或鉴定中心从事的技术服务范畴,鉴定单位在绝大多数情况下,不参与火灾现场的调查工作,只对消防监督机关送检的痕迹物证形成的性质进行分析。只有将火灾原因技术鉴定和现场勘查有机结合起来,才能使火灾原因认定更科学、更准确、更有可信度。
5限流式保护器在住宅电气防火的应用
5.1限流式保护器的功能及应用方案
5.1.1 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1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。
 
图1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。
5.1.2 ASCP200-1功能特点
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。
5.1.3 ASCP200-1技术参数
 
5.1.4 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2所示:
 
图2 ASCP200-1家用防火解决方案安装示意图
 
5.1.5 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。
6结语
        任何事情都是有规律可循的,电气火灾也一样,只要我们掌握电气火灾的特点和规律,釆取合理的防范措施,动员一切可以动员的力量,就可以有效抑制、减少、避免电气火灾的发生,减少人员伤亡和财产损失。
参考文献
[1]刘鸿国.电击与电气火灾防护技术及其应用实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[2]GB 50045—95,高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S]・
[3]陶树英.住宅电气火灾的防范探讨.
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
作者简介:周颖,女,安科瑞电气股份有限公司,主要从事电气防火限流式保护器的研发与应用,

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