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2713

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:https://gdliontech.cn/blog/post/1011.html

相关文章

WEFP 电气火灾监控系统监控点位选取方案

WEFP 电气火灾监控系统监控点位选取方案

  WEFP 电气火灾监控系统监控点位选取方案  方案一:  使用于人员密度大、流动性大的封闭式建筑,如大型集中商贸卖场内部配电系统中在这类封闭式人员密度大、 流动性大的建筑内,主配电回路使用电气火灾监控探测器, 选取主回路下分支线路处安装。除此之外, 由于配置于每分支回路入户处的用电情况无...

中国建筑设计研究院电气火灾监控系统设置要求

中国建筑设计研究院电气火灾监控系统设置要求

  中国建筑设计研究院电气火灾监控系统设置要求/哪些场合要设置电气火灾监控?  中国建筑设计研究院机电院制定的 《电气火灾监控系统的设计方法 》 (暂定 )第 2 条规定, 电气火灾监控系统设置要求如下。  ( 1) 特级保护对象设置电气火灾监控系统要求:  1.配电室重要的低压出线回路宜设置电气火...

新规范下的电气火灾监控系统是怎样的?

新规范下的电气火灾监控系统是怎样的?

  新规范下的电气火灾监控系统是怎样的?  2005年的十大火灾中,死亡人数较多的吉林省辽源市中心医院特大火灾等均为扑救困难的电气火灾。据公安部统计,2005年1~9月,全国100836起重大火灾中,电气火灾占同期火灾总数的30.3%,电气火灾发生率居各类火灾之首。随着社会对电气火灾防范意识的提高,...

高铁站电气火灾监控系统

高铁站电气火灾监控系统

    摘要 力安科技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...

电气火灾监控设备与剩余电流式电气火灾监控设备是一样东西吗

  电气火灾监控设备与剩余电流式电气火灾监控设备是一样东西吗  剩余电流式电气火灾监控设备只是该电气火灾监控系统只是选用了剩余电流式电气火灾监控探测器,就是选用的探测器不同而已。电气火灾监控系统组成设备具体包括:LFZ201系列电气火灾监控设备(简称:监控主机)及LFT201-L系列剩余电流式电气火...

技术交流——浅谈火灾自动报警系统的维护保养

    随着经济社会的快速发展,现代化高层建筑日益增多,火灾自动报警系统在防火减灾方面的应用越来越广泛,已成为高层建筑中必不可少的基础设施。但在系统广泛安装使用的同时,投入运行后的维护保养工作往往容易被忽视。随着系统投入运行时间的增长,不可避免的会出现设备及线路老化、系统功能减退等问题,如不能及时对...

灭弧式电气火灾监控探测器

灭弧式电气火灾监控探测器

  灭弧式电气火灾监控探测器  文章从电气火灾监控系统的基本功能入手,指出了目前该系统存在的不足之处。介绍了灭电弧式电气火灾监控探测器的作用,以及该探测器在电气火灾监控系统中的应用。  关键词:电气火灾监控系统;灭弧式电气火灾监控探测器;灭弧式电气火灾监控探测器,灭弧式短路保护器,灭弧式漏电保护装置...

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...

新版《火灾自动报警系统设计规范》探讨

  新版《火灾自动报警系统设计规范》探讨  结合火灾自动报警系统实际工程,对GB50116—2013《火灾自动报警系 统设计规范》与GB 50116—1998版本的不同之处展开论述,并进行了简要的对比分析,以期为电气工程师提供参考。  据统计我国每年发生火灾约4万起,死亡 2 000多人,伤残3...

旧馆镇电气火灾专项整治工作会议召开

旧馆镇电气火灾专项整治工作会议召开

  旧馆镇电气火灾专项整治工作会议召开  近日,旧馆镇安监中心联合镇派出所召开“电气火灾专项整治工作会议”,参加此次会议的包括网吧、KTV、旅馆、浴室等26家公众聚集场所。  会议主要议题是贯彻《湖州市电气火灾防范专项整治工作方案》和《湖州市南浔区人民政府办公室关于印发南浔区智慧用电安全隐患监管服务...

电气火灾综合治理自查检查表下载

电气火灾综合治理自查检查表下载  国务院安委会办公室关于印发电气火灾综合治理自查检查要点及检查表的通知安委办函〔2017〕22号  各省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团安全生产委员会,国务院安委会有关成员单位,有关中央企业:  根据《国务院安全生产委员会关于开展电气火灾综合治理工作的通知》(安委〔...

智慧式用电厂家有哪些

智慧式用电厂家有哪些

  智慧式用电厂家有哪些  智慧式用电安全隐患监管服务系统,通过智能传感器实时监控、云计算数据跟踪分析统计、物联网即时发送预警信息……大大提升了电气安全管理的水平和能力。  目前,智慧式用电安全隐患监管服务系统,使得电气火灾事故发生率大幅下降,逐步得到了广大企业的认可和主动应用。那么目前智慧式用电安...

智慧式用电安全系统把“电老虎”关进“智慧笼子”

  智慧式用电安全系统把“电老虎”关进“智慧笼子”  什么是智慧式用电安全隐患监管服务系统?  “智慧用电”是指运用物联网技术智慧用电安全隐患监管服务平台会24小时对电气安全隐患进行远程实时监管和精确定位。当线路中发生短路、过载、线缆温度异常等电气安全隐患时,系统会立刻给工作人员发送报警,督促工作人...

智慧电气火灾云监控系统

智慧电气火灾云监控系统

  “智慧电气火灾云监控系统”平台是以消防规范要求的电气火灾报警系统为基础,将传统电气火灾监控系统升级为在线监控云平台,并结合目前电力行业的用户痛点,将电力资源分配及供电质量监管等融入平台,同时该平台加入消防设备在线监测、城市管廊管理及危险气体在线监测等功能,平台升级为专业的智慧安防云平台,并且该平...

电气火灾监控系统第9部分:探测绝缘性能式电气火灾监控探测器等9项强制性国家标准计划项目汇总表

电气火灾监控系统 第9部分:探测绝缘性能式电气火灾监控探测器等9项强制性国家标准计划项目汇总表  各有关单位:  经研究,国家标准化管理委员会决定下达2017年第二批国家标准制修订计划(见附件1、附件2)。本批计划共计369项,其中制定279项,修订90项;强制性标准9项,推荐性标准359项,指导性...

了解一下产品方案?

你们是怎么合作的呢?

关于方案及设备选型报价?