低压配电系统电弧故障火灾防范

2020年12月22日 13:09:11智慧用电_电气火灾监控系统2624

火灾现状及电气火灾起因


据应急管理部消防救援局统计:2019年全年接报火灾23.3万起,亡1 335人,伤837人,直接财产损失36.12亿元;其中已查明原因的住宅火灾有52 % 系电气原因引起。


当发生电气火灾时有几个显著特点:高温、故障电弧、接地型电弧短路、接地故障电流值迅速增大。很多人认为,在配电干线回路装设了剩余电流动作保护器(RCD)或者是电气火灾监控系统(EFP),就已经能够有效监控和防范电气线路发生的火灾;其实不然,在工程实践中,往往有装设了电气火灾监控系统或剩余电流动作保护装置的配电干线回路仍然发生火灾的情况。


电气火灾监控系统中的剩余电流检测装置,其工作原理是基于检测相线与地线或中性线与地线接地型短路所产生的故障电流,是以三根相线与中性线电流矢量和为检测目标值,当检测到泄漏电流值超过报警阈值,则发出预警信号或由消防控制室控制切断相关回路供电电源,达到防范电气火灾的目的。而低压配电回路中,带电导体自身断裂或者因为接触不良产生的串联电弧或者带电导体(相导体与相导体、相导体与中性线导体)之间的并联电弧发生故障时,由于没有产生对地故障电流,剩余电流检测装置无法检测这类故障。电弧故障产生时,回路阻抗可能较大,使得故障电流低于配电线路上装设的微型断路器或者熔断器的脱扣设定值,保护电器不动作。因此,剩余电流动作保护装置、熔断器或小型断路器都不能有效降低电弧引起的火灾危险。从图1电弧故障对比断路器脱扣曲线可以看出,一部分电弧故障范围是在断路器脱扣保护曲线范围之外。


image.png



电弧故障防护



电弧故障的起因主要有以下几种,如图2所示。


image.png


当绝缘层破损或连接处不紧固,会出现局部热点,使导体附近的绝缘材料发生炭化并产生高温电弧,引燃周围介质,导致火灾的发生。此类型故障无法通过单一的电气参数进行判断,需要通过电弧故障检测技术检测电流和电压波形,在波形发生畸变并确认为故障电弧时应迅速断开,从而降低被保护回路发生电气火灾的可能。



如何判断电弧故障,首先要了解电弧故障的种类。按产生的位置不同,电弧分为串联电弧和并联电弧:


a. 串联电弧一般有两种成因:一种是由于振动等原因引起电极间接触不良、连接松动或接触处断裂,即点接触式串联电弧故障,进而形成间歇性电弧,电弧的间歇性燃烧会使导体的热量集聚,如果不能够及时散热将导致导体过热,进而引燃导体外层绝缘材料,引发电气火灾;另一种串联电弧则是配电线路年久失修导致线路被腐蚀氧化、电缆绝缘被炭化,或是连接端子锈蚀等问题,在绝缘体上形成了炭化通道,由此形成电弧燃炽,即为炭化路径式串联电弧故障。当低压配电线路中存在绝缘介质的腐蚀与炭化问题时,处于损坏断口处两端的起始电压幅值很低,据测量仅有几百毫伏,但是随着电线绝缘介质被逐渐氧化和腐蚀,损坏断口处两端的电压便会逐步升高,当电压幅值升高到几伏时,气体间隙便能够维持电弧稳定的燃炽,电弧产生足够的能量,进而引燃导体外层绝缘材料,最终导致电气火灾的发生。串联电弧故障受到阻抗负载限制,电弧电流一般略低于正常负载电流,这是它的重要特点。

故障电弧探测装置_LAFD201型故障电弧探测器

故障电弧探测装置_LAFD201型故障电弧探测器


b. 并联电弧故障是一种短路电弧故障,它的产生也有两个方面的原因:一方面是由于外力因素使相线与中性线之间的绝缘破损、开裂,进而造成相线和中性线之间的电弧故障,即点接触式并联电弧故障;另一方面是由于电线长期捆扎在一起,导线腐蚀老化导致相线和中性线之间的绝缘层出现炭化,形成炭化通道,进而导致两导线之间形成电弧,即炭化路径式并联电弧故障。这种情况在工程中经常可以看到,并联电弧故障的电流波形同样受到负载影响,但电流幅值要明显大于负载电流,并联电弧故障产生的能量也要大于串联电弧故障,很容易在故障点形成导电通道,使金属导体过热并引燃可燃物,甚至能够使金属电极发生熔化。它的特点是其电流幅值大于正常线路的负载电流,但可能达不到传统过流保护装置的磁脱扣阈值,有可能在回路切断前已产生了燃弧现象。


接地电弧也是并联故障电弧的一种。对于TN系统,由于接地电弧产生的故障电流是通过PE线流回电源侧,常用的剩余电流动作保护断路器(RCD)可以对此故障电弧提供保护。


电弧故障火灾越来越被人们所认识,更多的技术应用到电弧故障检测中,并伴随着产品标准的完善,市面上推出了电弧故障保护器(AFDD)。



需要电弧故障保护的场景



美国NEC 2017版210.12条要求住宅单元(如厨房、家庭娱乐室、餐厅、起居室、客厅等)的单相末端单相支路应配备电弧故障保护电器,并在2008年开始在全美普及并强制实施。IEC 60364 - 4 - 42:2010 + AMD1:2014 CSV《Low‑voltage electrical installations — Part 4 - 42:Protection for safety — Protection against thermal effects》推荐在睡眠场所、高火灾风险场所、火灾易蔓延场所及危及无法取代物品场所的交流末端回路加装电弧故障保护电器。


最新发布的GB 51348 - 2019《民用建筑电气设计标准》(以下简称《民标》)7.6.6条规定:宜在商场、超市,以及储存可燃物品的库房,人员密集场所的照明、插座回路安装AFDD。针对规范条款中的“人员密集场所”,《中华人民共和国消防法》、GB 35181 - 2017《重大火灾隐患判定方法》、GB 50016 - 2014《建筑设计防火规范》(2018年版)等文件、规范也有相关的定义,特指宾馆、饭店、公共娱乐场所、体育场馆,学校的教学楼、图书馆、食堂和集体宿舍,以及民用机场航站楼等面积较大、同一时间聚集人数较多的场所,涉及范围极广。《民标》13.5.5条规定:设置了电气火灾监控系统的档口式家电商场、批发市场等场所的末端配电箱应设置电弧故障火灾探测器或限流式电气防火保护器。


如何有效选择AFDD的应用场景,首先应从火灾危险性考虑。根据应急管理部消防救援局的数据统计,2019年居民住宅火灾数虽然只占总数的44.8 %,但造成的死亡人数占总数的78.3 %,远超其他场所亡人的总和,尤其是各类家用电器、电气线路等引发的火灾越来越突出。同时,随着我国人口老龄化的加快,火灾亡人的老龄人口所占比重已从2009年的29 % 上升至2019年的36.2 %,远高于老龄人口占总人口16.2 %的比重,而住宅火灾中该比例更达到42.9 %,瘫痪、残疾、精神病人等群体的比重达到44.3 %。由此可见,人员密集的睡眠类场所(集体宿舍、酒店等)和老弱病残(养老院、幼儿园等)的场所应尤为关注。


以集体宿舍为例,可选用具备电弧故障保护功能的MCB和RCBO来分别保护照明和插座回路(如图3所示)。如条件不允许或改造项目,可在原有MCB或RCBO后加装单独的AFDD,以降低电气火灾风险。



结语



完善的电气火灾监控系统,是有效防范低压配电系统中所产生的各种类型电气火灾的重要手段,作为专业技术人员,应该充分了解和掌握这些电气系统故障特点,采取有效针对性措施,防范电气火灾的发生。

 


本文全文载于《建筑电气》2020年第10期,详文请见杂志。

版权归《建筑电气》所有。



作者:

席 伟,男,昆明市建筑设计研究院股份有限公司,正高级工程师,副总工程师,电气总工程师。

陈郭骅,男,施耐德万高(天津)电气设备有限公司,产品工程师。

扫描二维码推送至手机访问。

版权声明:本文如需转载请注明出处。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 xp@gdliontech.cn举报,一经查实,本站将立刻删除。

本文链接:/blog/post/1011.html

分享给朋友:

相关文章

剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围的讨论研究

剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围的讨论研究

  剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围的讨论研究  在电气火灾监控系统的使用中除了监控探测器的点位选择方面之外,在报警设定值这方面也是需要有一些问题值得讨论研究的。 根据国家标准 GB14287-2005《电气火灾监控系统》中的规定,剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围应在 2...

高铁站电气火灾监控系统

高铁站电气火灾监控系统

    摘要 9001cc金沙LFS200电气火灾监控系统通过LFT201-E型剩余电流式电气火灾监控装置和剩余电流式互感器对高铁站、商场、机场、医院、银行、宾馆、工厂等建筑低压配电系统进行电气火灾监控。本文通过对目前高铁站项目电气火灾监控系统的介绍,重点阐述LFS200电气火灾监控系统所实现的功能及其...

消防物联网及电气火灾整体解决方案

消防物联网及电气火灾整体解决方案

消防物联网及电气火灾整体解决方案    消防物联网及电气火灾整体解决方案利用灭弧式短路保护技术,当被检测线路发生短路或过载时,由短路保护器以灭弧的方式切断电源,确保短路或过载点不产生危险性电弧火花,同时采用在线监测装置监控电气设备是否有过压、欠压、过流、剩余电...

大型城市综合体消防安全检查要点,消防安全重点单位必读!

大型城市综合体消防安全检查要点,消防安全重点单位必读!

    大型城市综合体消防安全检查要点    ▲大型城市综合体  近日,省公安厅召开全省大型城市综合体和商业密集区消防安全集中整治行动 动员部署电视电话会 ,河南省消防总队依据相关规范和文件要求结合河南省大型城市综合体日常检查发现和火灾暴露的突出问题,梳理形成以下检查要点,供各地参考:  一、消...

电气火灾监控系统安装十项重点注意事项

电气火灾监控系统安装十项重点注意事项

  1.电气火灾监控系统安装时应分清电气火灾探测器所监控的路数,各路剩余电流互感器和温度传感器对应接线。  2.每回路电气火灾探测器数量不能超出63只。  3.接线时,应按电气火灾监控探测器标明的接线标识,正确接线,不得反接。特别是通讯线,将所有电气火灾探测器连接起来,总线引到控制中心,连接到电气火...

电气火灾监控系统安装设置通用标准

电气火灾监控系统安装设置通用标准

  电气火灾监控系统安装设置通用标准  1.电气火灾监控系统的设置原则  1.1引发电气火灾的主要原因  主要原因:配电线路因过负荷导致绝缘降低所产生的电弧性漏电故障;配电线路与保护电器不匹配导致线路短路时保护电器拒动;三相四线配电系统为单相负荷供电时发生中性线断线导致三相不平衡单相过负荷。  可以...

剩余电流互感器和温度传感器的区别

剩余电流互感器和温度传感器的区别

剩余电流传感器和温度传感器的区别  剩余电流、电压、温度传感器的区别  一、剩余电流互感器,保护动作整定电流可以从mA级到A级,有相当高的动作灵敏性。保护的基本工作原理相同,都是基于基尔霍夫电流定律,,但使用范围、安装等要求却有所不同。  剩余电流互感器是剩余电流监控探测器的重要组成部分。  1、基...

地铁电气火灾监控系统的应用

地铁电气火灾监控系统的应用

  地铁电气火灾监控系统的应用  分析地铁电气火灾的产生原因,介绍电气火灾监控系统的构成及设备要求。  在快节奏发展的大城市里,地铁的开通解决了最重要的交通拥挤问题,也为人们的日常出行带来了很大程度上的便利,正是由于它的便利,很多人都选择乘坐地铁出行,因此,人员密集、火灾危害较大的地铁站的安全性至关...

电气火灾监控系统在木结构建筑中的防火设计及应用

电气火灾监控系统在木结构建筑中的防火设计及应用

  电气火灾监控系统在木结构建筑中的防火设计及应用  一、木结构建筑常见火患原因  1 )明火引起的火灾显而易见,不再赘述。  2 )电气设施的老化、使用不合格的电气产品等是 导致大部分火灾的原因。这类电气产品由于长时间处 于插电状态或过负荷运行,极有可能导致电线过热、接 头短路等现象,从而引起...

智慧消防云服务平台

智慧消防云服务平台

  智慧消防云服务平台  智慧消防云服务平台以云计算为核心的第一次信息产业浪潮推动了信息技术进入智能化时代;以网络为核心的第二次信息产业浪潮推动了信息技术进入网络化时代。后网络时代将走向何方?现在,以感知为核心的第三次信息产业浪潮已袭来,物联网将推动智慧消防信息技术进入新时代。  物联网在消防领域的...

电气火灾监控系统的应用

电气火灾监控系统的应用

  电气火灾监控系统的应用  近年来,电气火灾发生率居高不下,行业各方都采取了很多措施,其中之一就是安装电气火灾监控系统。随着电气火灾监控系统的广泛使用,不同区域的市场上对该系统的各类反应都显露了出来,一时间各种论调、各种观点纷纷而出,众说纷纭。有人说电气火灾监控系统不适合中国国情;有人说该系统不能...

平顶山安委会-关于推广使用智慧式用电安全隐患监管服务系统的通知

平顶山安委会-关于推广使用智慧式用电安全隐患监管服务系统的通知

  平顶山市人民政府安全生产委员会办公室文件   平安委办〔2017〕20号   关于推广使用智慧式用电安全隐患监管服务系统的通知   各县(市、区)人民政府,新城区、高新区管委会,市安委会 各成员单位:   为...

智慧式电气火灾监控

智慧式电气火灾监控

  智慧式电气火灾监控  为有效防范线路老化、超负荷用电等电气安全隐患,防止电气火灾的发生,需安装智慧式电气安全在线监测设备,实现对配电回路中的温度、电流、电压及漏电进行24小时监测。  智慧式电气火灾监控服务平台运用交互式信息处理、分布式数据库、节点计算模型等先进的云计算技术,实现电气安全数据从现...

如何正确选购电气火灾监控系统?

如何正确选购电气火灾监控系统?

  如何正确选购电气火灾监控系统?  监控电气线路的故障和异常状态,从而预防因漏电引发的建筑电气火灾事故。具有普遍适用性,目前市场上的电气火灾监控系统品牌种类繁多,我们该如何选购呢?  1、有3C证书还不够,要看清3C证书!  电气火灾监控系统属于消防产品,已经强制3C认证(即CCCF认证)。从20...

关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见

关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见

关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见各省、自治区、直辖市公安消防总队:为深入贯彻落实中央政法委和公安部党委关于提升政法及公安工作现代化水平的部署要求,加速推进现代科技与消防工作的深度融合,全面提高消防工作科技化、信息化、智能化水平,实现信息化条件下火灾防控和灭火应急救援工作转型升级,现提出如下意见...

XML 地图