任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

【摘要】： 電氣設(shè)備是建筑中的一部分，具有重要的作用和意義，在應(yīng)用過程中不僅能夠提升建筑本身實用性能，而且可為消費者提供更加優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。但設(shè)備一旦在運行過程中出現(xiàn)故障，不僅會影響居民正常生活，還會產(chǎn)生安全隱患，威脅人身安全。因此對設(shè)備電弧進(jìn)行保障顯得極為重要。本文主要對建筑電氣故障電弧保護(hù)設(shè)計進(jìn)行分析探究，闡述電弧保護(hù)基本原理。

【關(guān)鍵詞】：建筑電氣；故障電弧探測器

隨著中國經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，城市建設(shè)越來越快，進(jìn)入城市的人口越來越多，城市建設(shè)逐漸向高密集型、智能化方向發(fā)展，現(xiàn)代大體量建筑、公眾集聚場所建筑和一類高層建筑越來越多，隨之而來的火災(zāi)隱患也在大大增加。電氣設(shè)備在使用過程可能因自身故障引發(fā)安全事件，從而造成難以估量的后果。究其原因發(fā)現(xiàn)，設(shè)備設(shè)計、制造、 安裝以及后期使用維護(hù)、電氣設(shè)備故障、線路老化等均是導(dǎo)致安全事件出現(xiàn)的主要因素?；诖?，一定要對電氣設(shè)備使用給予足夠重視，為內(nèi)部電弧增添相應(yīng)保護(hù)設(shè)施，以免電氣設(shè)備功能受到影響。

為了減少電氣火災(zāi)的發(fā)生，特別是對末端負(fù)載的故障電弧進(jìn)行檢測，我國針對故障電弧檢測出臺了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和政策。

?《故障電弧探測器》GB14287.4-2014

由上述國標(biāo)要求可知：故障電弧主要針對的是末端負(fù)載，負(fù)載功率在10KW以下。

?《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-2013

9.1.6 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置不應(yīng)影響供電系統(tǒng)的正常工作，不宜自動切斷供電電源。

9.2.4 具有探測線路故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，其保護(hù)線路長度不宜大于100m

12.4.6 電氣線路應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，照明線路上應(yīng)設(shè)置具有探測故障電弧功能

的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。

12.4.6條文說明 高度大于12m的空間場所較大的隱患就是電氣火災(zāi)，因此設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。照明線路故障引起的火災(zāi)占電氣火災(zāi)的10％左右，此類建筑的頂部較高，發(fā)火災(zāi)在不容易被發(fā)現(xiàn)，也沒法在其上面設(shè)置其他探測器，只有設(shè)置具有探測故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，才能保證對照明線路故障引起的火災(zāi)的有效探測。

由上述國標(biāo)要求可知：故障電弧主要針對的是末端的照明回路，且檢測回路長度不超過100米。

故障電弧是指由于電氣線路或設(shè)備中絕緣老化破損、電氣連接松動、空氣潮濕、電壓電流急劇升高等原因引起空氣擊穿所導(dǎo)致的氣體游離放電現(xiàn)象。故障電弧發(fā)生時，其中心溫度可高達(dá)3000 ℃左右，并伴隨有金屬噴濺物，足以引燃任何可燃物，引發(fā)電氣火災(zāi)，對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成危害。

①電弧的分類

電弧分為好弧與壞弧，好弧是指電路正常時產(chǎn)生的火花，例如，插頭脫離插座時生成的電弧會快速熄滅，并不會對設(shè)備造成負(fù)面影響，這類電弧不會威脅設(shè)備以及使用人員生命安全。壞弧主要是因線路老化、空氣潮濕、短路等因素所導(dǎo)致。根據(jù)電弧出現(xiàn)時電流大小不同，可將電弧細(xì)分為大電弧及小電弧；若將故障出現(xiàn)位置作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，又可分為串聯(lián)電弧故障、并聯(lián)電弧故障等。

②故障電弧探測器檢測原理

探測器通過對電路中電弧電流的檢測、處理、分析，判 別故障電弧是否發(fā)生及持續(xù)，決定是否需要分?jǐn)嚯娐芳鞍l(fā)出警報。探測器采用智能微控制器(MCU)作為控制中樞，對電流互感器線圈采集到的微弱電流信號進(jìn)行實時波形處理，分析波形特點， 并與存儲的電弧故障波形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較、判別，確認(rèn)電弧故障是否發(fā)生。 通常，探測器需具備如下特性： 其一，準(zhǔn)確的電弧電流檢測功能（mA 級）。其二，快速的電弧 波形分析能力（ms 級）。其三，準(zhǔn)確的故障波形特征庫，并有一定“學(xué)習(xí)"功能，能準(zhǔn)確判斷不同負(fù)載下的串聯(lián)或并聯(lián)電弧故 障。其四，可靠的動作特性，發(fā)生串、并聯(lián)電弧故障時快速分 斷電路，電路正常工作時不誤動作，進(jìn)而保障供電連續(xù)。

在末端電箱設(shè)置故障電弧探測器

系統(tǒng)組網(wǎng)圖如下：

故障電弧可以對接AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)接收、處理、存儲、訪問能力，平臺融合了電力監(jiān)控、電能統(tǒng)計、電氣安全等功能，互聯(lián)互通，高效互動。

伴隨時代發(fā)展變化以及社會進(jìn)步，電氣設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的一部分，是決定建筑安全性、實用效果的關(guān)鍵因素。但設(shè)備在運行過程中偶爾會出現(xiàn)一些故障，在影響居民日常生活的同時可能會造成難以估量的后果，這種情況之所以出現(xiàn)主要是因電弧的產(chǎn)生。由此可見，對其進(jìn)行深入研究分析并設(shè)計電弧保護(hù)具有極為重要的意義與作用，能夠有效降低故障出現(xiàn)概率，延長周期，減少故障維修時投入的資金成本，具有極為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版

[3].GB 14287.4-2014 故障電弧探測器[S].

[4].GB 50116-2013 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].