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淺談限流式保護器在預防建筑電氣火災中的應用

發布時間：2022-03-21 09:41 作者：admin 次數：次

【摘要】在建筑建設過程中，電氣線路工作的穩定性直接影響到整個建筑的安全性與可靠性。從電氣線路的功能性來看，其主要具有電能傳輸和信息傳遞的功能。但是在建筑的建設和使用過程中，電氣線路火災是一個非常常見的問題，一旦出現電氣線路火災問題，一方面會造成建筑內設備無法正常工作，另一方面可能會讓更多的易燃物被引燃,進而造成嚴重的火災。從原因來看，主要分為自身原因及外部原因兩個方面。自身原因一般是指電氣線路出現短路、過載和漏電等問題，外部原因則主要指環境因素和人為因素等造成的火災。因此，本文針對建筑電氣防火進行探討，希望能夠為今后我國建筑電氣防火水平的提升提供參考。
【關鍵詞】建筑電氣；電線電纜；電氣火災；阻燃電纜；阻燃耐火電纜
0前言
近些年來，在我國經濟發展的推動下，我國建筑行業實現了飛速的發展，高層建筑、綜合性建筑數量越來越多。在《火災分類〉(GB/T4968-2008)的規定中，把E類定義為帶電火災，指的是由于帶電物體燃燒而引起的火災。通常來講，引起電氣火災最多的原因是電氣設備使用不合理或針對電氣線路沒有及時進行處理。因此，本文針對建筑電氣火災的預防進行探討，這對于控制電氣火災，避免經濟損失有著非常重要的意義。
1實現電氣線路防火的基本要求
1.1線路材質的要求
不同的電氣線路在不同的工作環境中往往在電壓、溫度、濕度等方面有不同的參數要求。因此在對電氣線路材質進行選擇的過程中，須結合實際情況，綜合考量電壓、溫度、濕度、海拔和風力等多方面因素，在節省經濟成本的基礎上，合理確定電線電纜的材質及其橫截面，既要確保電線線纜能夠滿足實際的工作需求，也要避免電氣線路在實際的工作過程中出現短路、漏電和過載等問題。在對導體橫截面積進行設計的過程中，要結合計算結果和實際的工作經驗，預留出足夠的負荷余量。在對導體材料進行選擇的過程中，通常有鋁導體、銅導體和銀導體可供選擇，但是綜合經濟因素和工作需求往往選擇鋁導體和銅導體。特別是在一些特定的工作環境中，如需要保障電源、一兩次回路和電動機的勵磁回路等長時間穩定工作，需要在腐蝕性強、溫度較高等環境進行工作的，則需要選擇銅導線。對于經常需要非專業人員進行接觸的線路，例如居民住宅和公共建筑中的線纜等，和導線截面面積小于6mm²的線纜，也不建議使用鋁芯導體的線纜。鋁芯導體的線纜通常應用于對鋁材料腐蝕度較小的環境中。
電線電纜主要包括普通電線電纜、阻燃電線線纜和阻燃耐火電線電纜。其中，普通電線電纜有包括聚氯乙烯電線電纜、交聯聚乙烯電線電纜(如圖1)和橡膠電線電纜(如圖2)。特別是橡膠電纜，其優點在于能夠承受住極嚴寒環境的考驗，而且具有非常好的彎曲性，能夠滿足高差較大甚至是垂直敷設要求。同時，橡膠電纜還大多應用于移動電氣設備的電器線路中。交聯聚乙烯電線電纜的特點是在實際工作過程中，即使發生燃燒也不會產生有毒氣體，缺點是并不具有阻燃性。因此，交聯聚乙烯電線電纜大多應用于對環境清潔度有較高要求的工業環境中；麋氯乙烯電線電纜是現階段應用較為廣泛的一種電線電纜，但其缺陷在于一旦發生燃燒會產生大量有毒氣休，因此不適用于人口密集的場所。

圖1阻燃交聯聚乙烯電線電纜

圖2阻燃橡膠電線電纜
在對阻燃電纜的性能進行評價的過程中，主要從兩個方面進行評價，即發煙性和氧指數。根據阻燃電纜的發煙性進行劃分，可以將阻燃電纜劃分為普通型阻燃電纜、無鹵阻燃電纜和低煙低鹵阻燃電纜三種。在電線電纜鋪設的過程中，如果有將電線電纜成束敷設的需求，則一般采用阻燃電纜。除此之外，在電線電纜鋪設的過程中，阻燃型電纜與非阻燃型電纜通常不在同一通道內使用，而且同一通道內的阻燃線纜必須確保是同一等級。
根據阻燃線纜的絕緣材質進行劃分，可以將阻燃耐火電纜劃分為有機型阻燃耐火電纜與無機型阻燃耐火電纜兩種。與阻燃電纜相比，阻燃耐火電纜的特點是在出現線路火災的情況下，電氣線路仍然可以正常運行。
1.2提升電氣防火水平的保護措施
首先要確保電線線纜選擇的合理性，其次要結合實際的敷設環境和電線電纜的工作要求，選取合理的線纜類型，最后則是要加強對線纜敷設施工的監督和管理，提升線纜敷設的質量，加強對電線電纜的保護，做好電氣火災的預防工作。
2用電設備的防火要求分析
2.1照明器具的使用要求
針對照明器具的使用，在防火方面可以從器具的選擇方面入手。在燈具選擇方面，可以選擇閉合型、封閉型和密閉型等燈具，在特殊使用場景中，例如爆炸風險較高的區域，可以選擇防爆型燈具，在具有腐蝕性風險的環境中，可以使用密閉型燈具。
2.2電氣裝置的使用要求
針對電氣裝置的防火，主要從開關、熔斷器、繼電器和接觸器等方面進行入手。結合實際的使用場景和使用需求，選取符合防火條件的電氣裝置部件，從而實現電氣裝置防火性能的提升。
3限流式保護器在電氣防火的應用
3.1限流式保護器的功能及應用方案
3.1.1限流式保護器的設計
電氣防火限流式保護器可有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大，以及使用壽命短等當弊端，發生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災事故，保障使用場所人員和財產的安全。
安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態開關，不同于傳統家用的空氣開關（微斷）。我們知道，傳統空氣開關的斷開是一種機械運動過程，分斷時間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產生。而固態開關的斷開則是依靠半導體內部的載流子運動實現，分斷時間微秒級，速度快，無電弧產生。
如圖2所示，當發生短路故障時，傳統空氣開關在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態開關則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。

圖3短路故障前后電流與時間關系圖
從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統空氣開關與固態開關在短路時所釋放的能量差別可以達到數千倍之多。因此當裝配限流式保護器的回路發生短路故障時，就可以避免電弧的產生，從而有效降低了電氣火災。
3.1.2 ASCP200-1功能特點

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，較大額定電流為63A。主要功能如下:
A）短路保護功能，線路發生短路故障時，能在150微秒內實現快速限流保護；
B）過載保護功能，線路持續過載時，保護器限流保護；
C）表內超溫保護功能，保護器內部器件工作溫度過高時，
保護器限流保護；
D）過/欠壓保護功能，線路欠壓或過壓時，保護器告警或限流保護（可設）；
E）電纜溫度監測功能，被測線纜溫度超過報警設定值時，保護器告警或限流保護（可設）；
F）漏電流監測功能，線路漏電超過報警設定值時，保護器告警或限流保護（可設）；
G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數據發送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監控軟件或平臺，從而實現遠程監控。
3.1.3 ASCP200-1技術參數

3.1.4應用方案圖示
ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶開關下端，額定電流值根據入戶開關的具體規格進行設置，典型應用示意圖如圖3所示：

圖4 ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖
3.1.5使用注意事項
在選用限流式保護器時，限流式保護器的設定的額定電流應該與其前一級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時，應將限流式保護器的額定電流設置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。
ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質，并注意環境溫度和通風散熱。
為確保可靠連接，接線時應按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸不良而導致保護器工作不正常，線頭應采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應端子上并將螺釘擰緊壓實。
保護器內部帶有交流電，嚴禁非專業人士擅自打開產品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發生短路或過載故障而被限流保護時，保護器仍處于帶電狀態，不允許隨意碰觸用電線路的金屬部分。待檢查線路，并排除故障后，長按保護器的復位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復正常運行時。
當保護器因超溫而發生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環境溫度過高或通風散熱不良等原因導致，可通過加強通風等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復位鍵，使保護器復位，恢復正常運行。
4結語
總的來講，電氣火災現階段在我國每年火災事件中占非常大的比例，一旦出現建筑電氣火災事件，不但會造成巨大的經濟損失，甚至威脅到住戶的生命安全。從電氣火災產生的原因來看，其主要是線路短路、過載和漏電等問題造成的。因此，想要從根本上提升建筑電氣防火水平，一方面要針對電線電纜的特點、工作環境和工作需求，合理選擇電線電纜，另一方面在電氣設備使用的過程中，必須采取正確的使用方案，加強對電氣設備的維護和檢修，提升電氣設備運行的安全性和穩定性。
參考文獻
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