ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，各行業(yè)用電量的大幅度增加，同時(shí)伴隨著電氣火災(zāi)也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。而接地故障火災(zāi)是最常見的多發(fā)電氣火災(zāi)。為避免接地故障引發(fā)的火災(zāi)，在建筑電氣中已開始廣泛使用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)電氣線路的故障和異常狀態(tài)，能發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)的火災(zāi)隱患，及時(shí)報(bào)警提醒工作人員去消除這些隱患。國(guó)家也頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，例如《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2006，《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-2005，《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》GB 14287等。本文介紹了ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)計(jì)原理，及在廣州亞運(yùn)會(huì)海心沙場(chǎng)館中實(shí)際應(yīng)用。

 

 

電氣火災(zāi)的發(fā)生有以下原因：電火花與電弧；電氣設(shè)備或電氣線路上產(chǎn)生高溫導(dǎo)致；由于線路端子導(dǎo)線與端子接觸不良產(chǎn)生的危險(xiǎn)高溫。

 

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)的引發(fā)有一半是由于接地故障造成的。接地故障的發(fā)生主要是由于電氣線路的絕緣層老化，導(dǎo)致絕緣性能降低，從而在帶電導(dǎo)線和大地、電氣設(shè)備金屬外殼間產(chǎn)生剩余電流（又稱泄露電流或漏電流），由于接地故障回路阻抗大，往往會(huì)產(chǎn)生微小的電弧型放電，電弧放電產(chǎn)生熱量加劇線路絕緣老化。絕緣老化、剩余電流、微小放電三者之間產(chǎn)生惡性循環(huán)，放電電弧達(dá)到一定程度時(shí)（幾百毫安的剩余電流電弧產(chǎn)生的局部高溫可達(dá)2000℃以上），高溫引燃周圍的可燃物而引起火災(zāi)。而配電系統(tǒng)中的電流保護(hù)器在微弱的放電打火過(guò)程中無(wú)法動(dòng)作，而發(fā)生動(dòng)作切斷電源時(shí)火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生，未能在火災(zāi)發(fā)生前及時(shí)切斷。

 

這類電氣火災(zāi)的引發(fā)是由于非正常的剩余電流所引發(fā)的。故需要有專門檢測(cè)線路中剩余電流的裝置，來(lái)實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)的絕緣情況，繼而實(shí)現(xiàn)該類電氣火災(zāi)的提前預(yù)警，達(dá)到消除火災(zāi)隱患的目的。

 

 

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中主要的元件為剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。探測(cè)器通過(guò)剩余電流互感器實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余電流信號(hào)的檢測(cè)，如圖1 所示。根據(jù)基爾霍夫電流定律 (KCL) 可知從電源端流出的電流會(huì)等于流回的電流，其相量形式如下：

 

在圖1 中，將三相導(dǎo)線及N線全部穿過(guò)剩余電流互感器，檢測(cè)的電流為  ，而剩余電流為 ，即：

 

由于二次電流大小與一次電流呈一定的比例關(guān)系，就可以通過(guò)測(cè)量剩余電流互感器二次側(cè)的電流來(lái)測(cè)量一次側(cè)的剩余電流。根據(jù)檢測(cè)到的剩余電流大小,探測(cè)器可通過(guò)預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出各種指令,或切斷電源,或發(fā)出報(bào)警信號(hào)等。

 

 

圖１　剩余電流檢測(cè)