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限流式保护器可减少古建筑火灾事故

2020-08-04

前言千年古刹山西圆智寺火灾、河南鸡公山火灾、浙江宁波天主教堂火灾、湖南怀化洪江古商城火灾、云南巍山古城拱辰楼火灾、香格里拉县独克宗古城火灾、福建南平邵武市城郊镇高南村千年古刹南源寺火灾⋯⋯近年来,全国各地频繁地报出文物古建筑火灾的新闻。除了这些文物古建筑外,寺庙、佛堂、 历史博物馆等建筑的火灾事故也是频繁不断,不得不引起我们的重视。

关键词电气;防火设计:限流式保护器:古建筑:火灾

一、概述

随着经济的不断发展,古镇、古街、古村寨旅游业的开发, 文物级古建筑火灾数量呈现明显的走高趋势。2015年1月24 日,国家文物局督察司司长刘铭威在新闻发布会上通报2014年及2015年年初我国文物建筑火灾概况时作出表示:2014年国家文物局共接报文物建筑火灾事故18起,其中全国重点文物保护单位发生火灾6起,山西圆智寺、河南鸡公山近代建筑、浙江宁波天主教堂等全国重点文物保护单位损失较为严重。015年刚刚过去22天,国家文物局已接报2起省级文物保护单位火灾事故,分别为云南拱辰楼(属电气火灾)和青海查郎寺。

 

二、为什么文物古建筑电气火灾频发并有逐年增加之势?究其原因,有以下四点:

 

1.文物建筑的管理使用人安全用电意识淡薄,管理缺位。文物建筑内的工作人员在古建筑里不规范地使用取暖器、热水壶、电脑等电气设备。由于这些古建筑很多被用于经营茶馆、乐坊等场所,用电设备多而杂,管理起来非常困难,再加上用电不规范的行为时有发生,直接导致电气火灾的频发。

 

2.电气线路超负荷运转,消防安全隐患突出。文物建筑的线路设计承载不了当今复杂多样的用电环境,不少商铺没有按规范铺设电气线路,私拉乱接现象十分严重。

 

3.消防基础设施短缺。目前,很多古镇、古建筑被开发出来作为旅游地点。在火灾承载力脆弱的古镇上,经营行业日益多元化,用火用电量持续上升。但是,古镇古建筑内一部分文物建筑的消防水源问题却没有得到及时改善,不少地区未建设消防供水系统,绝大部分文物建筑都没有设置电气火灾防控措施。

 

4.年久失修,线路老化严重。由于文物古建筑大多年代,久远,电气线路往往因维护保养不到位已老化损坏,随着时间的推移,这些线路还在继续"带病服役",并没有更新换代的趋势。面对这些情况,教好的解决办法就是使用合适的电气保护产品,从源头抓起,在火灾发生之前就发出警示,提醒单位及早进行防范。

 

现有的电气保护产品主要有低压电气领域的断路器和电气火灾监控领域的剩余电流探测器。断路器可以对过载、短路、漏电等情况进行保护,剩余电流探测器能够对线路泄漏电流进,行检测。但是当电气线路因绝缘老化、破损、接触不良等引起故障电时,其线路电流远小于断路器的动作阈值,断路器不会动作。当串联电弧或并联电弧发生时,线路的电流矢量和为零,漏电保护或者剩余电流探测器也无法探测。

三、限流式保护器的功能及应用方案

 

1.限流式保护器的设计

 

ASCP200-1型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。

 

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。

 

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)

警报

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

 

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.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。

 

四、结语

 

限流式保护器是对现有电气保护产品的有效补充,它能够有效探测线路中的故障电弧,及时预警,有效保护人民生命财产安全,为古镇古建筑这些高危旅游景点保驾护航!

 

参考文献:

[1]董晓白.故障电弧探测装置可预警古建筑火灾.

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版

 

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