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        配電過負(fù)荷監(jiān)控裝置ACM的應(yīng)用

        2011-09-18 07:29:32李英新陸偉青
        智能建筑電氣技術(shù) 2011年3期
        關(guān)鍵詞:塑殼斷路器配電

        唐 明 /李英新 /陸偉青

        1.四川省建筑設(shè)計(jì)院,四川 成都 610017; 2.上海安科瑞電氣股份有限公司,上海 201801

        1 ACM監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)的依據(jù)

        《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50054-95)第4.3.5條:“突然斷電比過負(fù)載造成的損失更大的線路,其過負(fù)載保護(hù)應(yīng)作用于信號(hào)而不應(yīng)作用于切斷電路?!痹摋l文說明:“線路的過負(fù)載畢竟還未成短路,短時(shí)間的過負(fù)載并不立即引起災(zāi)害,在某些情況下可讓導(dǎo)體超過允許溫度運(yùn)行,也即犧牲一些使用壽命以保證對(duì)某些負(fù)荷的供電不中斷,如消防水泵之類的負(fù)荷,這時(shí)保護(hù)可作用于信號(hào)?!?/p>

        《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 16-2008第7.6.5條第4款規(guī)定,“突然斷電比過負(fù)荷造成的損失更大的線路,其過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)作用于信號(hào)而不應(yīng)切斷電路”。這是一條強(qiáng)制性條文,必須遵守。過負(fù)荷保護(hù)的對(duì)象有兩個(gè):一個(gè)是消防設(shè)備,即電動(dòng)機(jī);另一個(gè)是為這些消防設(shè)備配電的線路。本文重要介紹后者,即說明如何運(yùn)用ACM實(shí)現(xiàn)配電線路過負(fù)荷報(bào)警功能以滿足規(guī)范強(qiáng)制性條文的要求。

        在配電設(shè)計(jì)中常用的有微型斷路器和塑殼斷路器。根據(jù)GB10963.1-2005、GB14048.2-2008,以上類型的斷路器都有其動(dòng)作斷開特性,見表1。由表1可得,一旦配電線路中的電流超過一定的倍數(shù),斷路器會(huì)在約定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作,從而切斷負(fù)載電流。但是,正如上述“突然斷電會(huì)導(dǎo)致比過負(fù)荷而造成的損失更大的”線路或電動(dòng)機(jī)場(chǎng)合,是不允許切斷供電電源的。因此,在這些回路中,我們需要一種裝置,能夠針對(duì)不同類型的斷路器的脫扣特性,例如通過電流互感器檢測(cè)線路的過電流,并盡可能模擬斷路器的過載脫扣特性,提供一個(gè)過載報(bào)警信號(hào),提醒用戶線路出現(xiàn)了過負(fù)荷,應(yīng)及時(shí)采取措施。一方面防止由于斷路器跳閘而產(chǎn)生更大的損失,以滿足規(guī)范的規(guī)定;另一方面提醒人們即時(shí)排查防止更大的故障。

        表1 配電用過負(fù)荷保護(hù)特性

        2 ACM監(jiān)控裝置的基本原理

        2.1 監(jiān)控裝置的原理

        ACM配電線路過負(fù)荷監(jiān)控裝置,采用最新的32位單片機(jī)技術(shù),具有抗干擾能力強(qiáng),工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。通過檢測(cè)線路的電流,實(shí)現(xiàn)配電回路的兩段式報(bào)警。該監(jiān)控裝置可具有電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、漏電流測(cè)量功能、電流2~ 15次諧波分析功能、內(nèi)置蜂鳴器、指示燈報(bào)警功能、報(bào)警事件記錄、RS485 Modbus-RTU、Profibus-DP協(xié)議通訊接口、開關(guān)量輸入、可編程繼電器輸出、DC4~ 20mA模擬量輸出等功能,方便與PLC、工控機(jī)等工控設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)線路運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控裝置硬件原理框圖如圖1所示。

        2.2 主要功能

        1)負(fù)載電流監(jiān)控

        配電回路中,監(jiān)控裝置可分別與微型斷路器、塑殼斷路器配合使用(此時(shí)的斷路器應(yīng)為單磁脫扣斷路器),報(bào)警段見表2。以塑殼斷路器為例,負(fù)載電流超過報(bào)警1段過載值1.05In時(shí),報(bào)警1瞬動(dòng)報(bào)警;負(fù)載電流超過報(bào)警2段過載值1.3In時(shí),在(1.3~ 4)In范圍時(shí),報(bào)警延時(shí)報(bào)警。遵循反時(shí)限原則,負(fù)載電流越大,報(bào)警延時(shí)時(shí)間越短。時(shí)間電流曲線如圖2所示,1.3In動(dòng)作時(shí)間可設(shè)定。

        表2 配電線路保護(hù)電器類型

        2)漏電流監(jiān)控

        通過測(cè)量主回路中的漏電流,對(duì)漏電流進(jìn)行監(jiān)控,通過D01(95,96)繼電器或內(nèi)部蜂鳴器報(bào)警。

        3)測(cè)量功能

        具有測(cè)量相電壓、線電壓、相電流、電流與額定電流的過載百分比、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、漏電流和諧波的功能。

        3 消防場(chǎng)合的應(yīng)用

        消防用電設(shè)備較多,除消防水泵以外,還有消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、防火卷簾門等。消防用電設(shè)備有的是電力用電,有的屬照明用電;有的有備用機(jī)組,而有的沒有;有的只是在消防時(shí)使用,有的平時(shí)長(zhǎng)期使用只是兼作消防設(shè)備,例如排風(fēng)兼排煙機(jī),消防電梯兼客梯,正常照明兼應(yīng)急照明等。負(fù)荷的性質(zhì)和使用情況不一樣。針對(duì)那些正常兼消防使用的設(shè)備及其配電線路,最恰當(dāng)?shù)霓k法是采取一定的技術(shù)措施,以實(shí)現(xiàn)正常使用時(shí)過載切斷電源,在消防狀況時(shí)過載報(bào)警。在消防狀況線路發(fā)生過載時(shí),不能切斷電源,需要給出報(bào)警信號(hào)以警示工作人員及時(shí)處理,此時(shí)配電回路中可以使用ACM系列監(jiān)控裝置:

        1)當(dāng)負(fù)載電流超過一段報(bào)警閾值時(shí),監(jiān)控裝置可通過指示燈發(fā)出報(bào)警指示,負(fù)載電流繼續(xù)增加;超過二段報(bào)警閾值時(shí),監(jiān)控裝置通過指示燈及蜂鳴器報(bào)警;

        2)漏電流報(bào)警功能,可通過測(cè)量線路中的漏電流進(jìn)行漏電流報(bào)警,這也是火災(zāi)監(jiān)控的有效方法;

        3)監(jiān)控裝置通過兩路開關(guān)量輸入可監(jiān)控線路中斷路器的開合狀態(tài),除了ACM監(jiān)控裝置本身可以報(bào)警外,還具有一路可編程繼電器輸出,分別可對(duì)一段報(bào)警、二段報(bào)警、漏電流或斷路器的狀態(tài)進(jìn)行輸出,便于進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制;

        表3 曲線圖說明

        4)ACM監(jiān)控裝置可具有4~ 20mA模擬量輸出及RS485 Modbus-RTU通訊、Profibus-DP通訊,便于上位機(jī)監(jiān)控。

        4 ACM在實(shí)際中的應(yīng)用

        圖3為ACM配電線路監(jiān)控裝置的原理圖。在此圖中,ACM監(jiān)控裝置和塑殼斷路器是配合使用的。塑殼斷路器有單磁和熱磁兩種,單磁斷路器只具有短路保護(hù)功能,無熱過載保護(hù),在這種情況下,線路中如有過載現(xiàn)象,斷路器不會(huì)動(dòng)作,ACM監(jiān)控裝置會(huì)根據(jù)不同過載程度分別發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員,也可遠(yuǎn)傳至控制中心。熱磁塑殼斷路器既具有短路保護(hù)又具有熱過載保護(hù),此時(shí),ACM監(jiān)控裝置僅可作為報(bào)警功能作用,當(dāng)檢測(cè)到電流達(dá)到設(shè)定閾值后,內(nèi)部繼電器動(dòng)作。

        監(jiān)控裝置配套電流互感器使用安科瑞AKH-0.66系列電流互感器,若配電線路的額定電流為32A,互感器選用AKH-0.66-60/5。該型號(hào)互感器具有2In范圍測(cè)量,監(jiān)控裝置最大可持續(xù)測(cè)量電流達(dá)到10A,因此裝置最大可監(jiān)測(cè)4倍的過載電流。對(duì)于需要監(jiān)測(cè)剩余電

        流回路的場(chǎng)合還需加裝AKH-0.66L系列剩余電流互感器。如圖3所示,當(dāng)配電線路電流超過1段報(bào)警閾值時(shí),繼電器(7、8)閉合,1段報(bào)警輸出,KA1線圈得電,PGR燈光報(bào)警;當(dāng)負(fù)載程度增大,達(dá)到2段報(bào)警閾值時(shí),繼電器(9,10)閉合,2段報(bào)警輸出,KA2線圈得電,PG聲報(bào)警。當(dāng)按下聲光報(bào)警解除按鈕或負(fù)載電流降低后,報(bào)警狀態(tài)解除。開關(guān)量輸入可把斷路器的分合閘和脫扣狀態(tài)上傳至后臺(tái)控制中心,另可增加一路可編程繼電器作為遠(yuǎn)程控制或漏電流報(bào)警輸出等使用,具體使用可參考ACM過負(fù)荷監(jiān)控裝置說明。

        5 結(jié)論

        ACM系列配電線路過負(fù)荷監(jiān)控裝置兩段式報(bào)警,報(bào)警遵循反時(shí)限原則,過負(fù)荷程度越大,報(bào)警速度越快,符合了現(xiàn)場(chǎng)狀況。同時(shí),該裝置的設(shè)計(jì)方法符合標(biāo)準(zhǔn)的要求,值得廣大電氣設(shè)計(jì)人員使用。

        [1]李炳華. 淺談建筑電氣新技術(shù)的應(yīng)用[J]. 智能建筑電氣技術(shù),2010(6):16-21.

        [2]唐明.消防設(shè)備及其配電線路的過載保護(hù)[J].低壓電器,2009增刊.

        [3]李戰(zhàn)贈(zèng),吳偉光.消防用電設(shè)備過負(fù)荷保護(hù)的探討[J]. 建筑電氣,2007(6).

        [4]姚波, 陸偉青. 配電線路過負(fù)荷監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電氣技術(shù),2010(11):105-108.

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