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剩余电流式电气火灾监控探测器原理与安装
编辑:浙江法泰电气科技有限公司   时间:2018-03-07

近年来,全国火灾事故呈上升趋势,而在火灾事故中,电气火灾的比例一直居高不下,占火灾年均发生次数的27%,损失占火灾损失的52%,每年火灾造成的人员伤亡和财产损失巨大,预防和有效遏制电气火灾的任务已经迫在眉睫。国家有关部门相继制订或修改了有关标准规范,要求在建筑中设置电气火灾监控报警系统。本文重点介绍剩余电流式电气火灾监控探测器的监测原理以及安装设置的依据和方式。并结合某建筑工程低压配电柜中所安装使用的此类型电气火灾监控探测器实例,分析指出实际工程应用中安装设置此类型电气火灾监控探测器应当注意的问题。

一、剩余电流监测原理、产生原因与电气火灾
1、剩余电流监测原理
  剩余电流监测原理是在低压配电TN-S系统无故障的正常回路中Ia+Ib+Ic+In=0,在互感器磁芯内没有磁通,线圈内的电动势为零。当出现接地故障时,故障电流穿过磁芯流向故障点,但却经大地或经TN系统的保护线返回变压器中性点。使得穿过磁芯的线路中的电流因此不再平衡Ia+Ib+Ic+In≠0,电流差值在磁芯内产生了磁通,导致线圈内产生出感应电动势。此差值电流被称作“剩余电流”。

2、剩余电流产生的原因
  从剩余电流的定义可知,当线路发生接地故障时,故障电流导致剩余电流的形成。而造成线路接地故障的原因有以下几点:
  (1)建筑物内配电线路施工不规范,如线路私拉乱扯未穿阻燃管敷设而直接埋于墙内、随意置于桁架上或线路穿过钢管时被钢管内壁刮伤绝缘层;
  (2)老旧建筑物内使用的线路年久失修而导致绝缘层老化破损;
  (3)用户随意增加负荷,造成线路因负荷大而发热,使得绝缘层老化失效;
  (4)线路受自然条件影响,如周围空气潮湿导致绝缘水平下降。

3、接地故障导致电气火灾
  配电线路绝缘层受损使得绝缘电阻下降,而绝缘电阻减小后就易于造成泄漏电流产生。使得在泄漏电流流入接地点处形成发热现象,当流入接地点周围有易燃物时,经长期高温累积作用便会产生燃烧现象从而引发火灾。这种线路短路多为接地故障,并且泄漏电流一般为毫安级,因而线路上通常设置的一般的低压断路器无法动作起到保护效果。这是因为它的额定动作电流大,而线路接地故障形成的接地短路电流小,不能够使断路器动作跳闸。这也是接地故障容易导致电气火灾的一个重要原因。
  因此为了能够有效切除故障线路并防止电气火灾发生,而在低压配电柜中使用带剩余电流保护功能的断路器。只有这种类型断路器的能够在接地短路电流小到甚至仅有几个毫安时,同样能动作跳闸,断开故障线路。所以使用剩余电流保护作用对建筑物内由于电气线路接地故障所导致的火灾进行预防成为一项重要的防电气火灾措施。
  在实际应用时,剩余电流动作保护器通常与剩余电流式电气火灾监控探测器一起配合使用,剩余电流动作保护器安装在负载终端,主要用于人身触电时及时切断电源,防止电击事故发生。剩余电流式电气火灾监控探测器则安装在配电柜中,通过检测配电线路的剩余电流,一旦发现超过报警值,就会发出报警信号,主要用于防范因泄漏电流而导致的电气火灾。

二、剩余电流式电气火灾监控探测器介绍
  电气火灾监控探测器按探测参数来区分,分为两种分别是测温式电气火灾监控探测器和剩余电流式电气火灾监控探测器;按工作方式区分有独立式探测器(具有监控报警功能的探测器)和非独立式探测器两类。以下重点介绍剩余电流式电气火灾监控探测器。
  根据《GB50045-1995高层民用建筑设计防火规范(2005版)》及《GB14287.2-2005电气火灾监控系统第二部分:剩余电流式电气火灾监控探测器》规范解释,剩余电流式电气火灾监控探测器是用来监测低压配电电气线路中的剩余电流,从而防止发生电气火灾的装置。它是仅用于探测接地故障电流,而不探测相间故障电流、相对中线的故障电流的设备,具有监测、数据处理、分析、通信等功能。其安装和运行应满足《GB13955-2005剩余电流动作保护装置安装和运行》规范中的要求。
  剩余电流式电气火灾监控探测器的任务是正确检测出配电线路和设备的接地故障电流并及时发出报警,实际上所探测的是被保护区域的剩余电流。目前剩余电流式探测器基本上都采用剩余电流互感器作为探测元件。
  剩余电流互感器是一种探测配电线路剩余电流的互感器,它的一次回路是相线(A、B、C)和中性线N,即相线和中性线同时、同向穿过互感器。对剩余电流互感器的主要要求是具有毫安级的高精度、40A以上的抗过载能力(±1%)。

三、剩余电流式电气火灾监控探测器的设置与安装
  根据相关规范,对低压电气线路的剩余电流监控可按主干线、次干线和负载终端分3级进行。设置的基本原则是低压配电电气回路末端探测为主,在末端配电柜的进线或出线端设置,以便对末端配电柜至负载终端的线路和设备进行监控。
  位于低压配电系统某一路分支线到若干个终端负载之间的配电柜称为末端配电柜。例如场所区域配电柜、照明配电柜、设备专用配电柜等。
  在低压配电系统电气回路末端正常泄漏电流不大于200mA,且上一级配电处的正常泄漏电流≤500mA,仍符合设置条件时,也可设置在其上一级配电柜处,这便可以对上下两级之间的线路和设备进行监控。例如设置在配电柜1也是可以的。
  设置的探测器的报警值必须适宜所探测电气线路,报警的泄漏电流值不应小于被保护电气线路和设备的正常运行时固有泄漏电流最大值的2倍,并且≤1000mA。
  在配电柜处设置探测器时,其柜内出线必须是TN-S系统,并且要保证N线出线后不能重复接地。剩余电流探测器是用于380V/220V馈线回路剩余电流的探测,是将某一馈线回路各相(A相、B相、C相)和中性线N同时穿过同一剩余电流探测器来进行工作的。因此剩余电流式电气火灾监控探测器安装时,三相相线及中性线必须一起穿过探测器,PE线禁止穿过探测器;安装剩余电流式电气火灾监控探测器后,应满足原有电气设备的绝缘标准。
  剩余电流互感器在没有特殊情况下应该接入A、B、C、N四条线路。
  剩余电流互感器在安装时,必须将PE线和N线严格区分开,PE线不可接入剩余电流互感器。N线应接入互感器,而穿过剩余电流互感器的N线及接入剩余电流互感器负荷侧的N线,仅作为中性线,不能重复多点接地,不能作为PE线使用,不能接设备外壳。并且不得再与其他回路共用。
  根据规范对电气火灾监控探测器的定义,它的任务仅在于防范电气火灾,而且仅用于报警,不切断保护对象的供电电源。它与剩余电流动作断路器,在防护功能、技术参数、结构要求等方面有很大区别。剩余电流动作断路器更侧重于人身安全的防护。两者应当配合起来使用,且不能相互替代。
  在一些断路器切断故障电气回路而停电,或许造成重大经济损失及产生不良社会影响的设备、场所,如公共场所的通道照明电源与应急电源、消防设备的电源、不允许停电的特殊设备等就不适宜安装使用剩余电流动作断路器,而应当使用安装剩余电流监控探测器。


  安装设置电气火灾监控装置应根据相关场所的实际情况,适当划分安装区域。且一定要设在必要的地方,设置剩余电流式电气火灾监控探测器时,应充分考虑配电系统电气回路中的剩余电流,并选择参数合适的探测器,尽量充分发挥每只探测器的作用。从而有效防止接地短路故障而引起的建筑物电气火灾的发生。

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