許 寧, 曹錦瑞, 李華嵩

(ABB新會低壓開關(guān)有限公司, 廣東 江門 529100)

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電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計與應(yīng)用

許 寧, 曹錦瑞, 李華嵩

(ABB新會低壓開關(guān)有限公司, 廣東 江門 529100)

介紹了電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計原理,重點分析了電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計方法、系統(tǒng)構(gòu)成和應(yīng)用特點。提出電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器作為電氣火災(zāi)系統(tǒng)的重要組成部分,能夠精確測量電氣火災(zāi)危險參數(shù),并發(fā)出報警及預(yù)報警信號,是預(yù)防電氣火災(zāi)的最佳選擇。

電氣火災(zāi)探測器; 剩余電流; 溫度; 通信網(wǎng)絡(luò)

0 引 言

公安部消防局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明,重大火災(zāi)中因電氣造成的火災(zāi)約占總數(shù)的30%,尤其是在重、特大火災(zāi)中電氣造成的火災(zāi)比例達(dá)50%左右,其中低壓電氣線路火災(zāi)又占電氣線路火災(zāi)的90%以上。

電氣火災(zāi)發(fā)生的主要原因是電氣短路,包括相間短路和單相接地短路。相間短路一般能夠產(chǎn)生較大的短路電流,使過流保護(hù)裝置動作而及時切斷電源,因此較少發(fā)生電氣火災(zāi)。單相接地短路可分為金屬性短路和電弧性短路。金屬性短路起火的危險不大,主要因短路電流大,過流保護(hù)裝置在短路電流的作用下及時切斷電源。電弧性短路由于故障點接觸不良,未被熔融而迸發(fā)出電弧或電火花。由于發(fā)生電弧性短路的故障點阻抗較大,斷路器難以動作,從而使電弧持續(xù)存在。據(jù)測,略大于0.5 A電流產(chǎn)生的電弧溫度高達(dá)2 000～3 000 ℃,可引燃任何可燃物,而且電弧的維持電壓低至20 V時可使電弧連續(xù)、穩(wěn)定的存在。因此,發(fā)生電弧性短路的電弧常成為電氣火災(zāi)的點火源[1-2]。

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器可探測電氣線路中剩余電流和溫度等危險參數(shù),根據(jù)設(shè)定報警值發(fā)出聲光報警信號,并通過通信網(wǎng)絡(luò)與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備組成電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

1 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計原理

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器包括剩余電流探測和溫度探測[3]。

1.1 剩余電流探測

剩余電流檢測的基本原理是基于基爾霍夫電流定律。剩余電流檢測原理示意如圖1所示。當(dāng)線路和用電設(shè)備都正常的情況下,各相電流的矢量和IA+IB+IC+IN=0,電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)電流為0;當(dāng)發(fā)生接地故障時,各相電流的矢量和IA+IB+IC+IN=Id,其中Id為接地故障電流(剩余電流)。

1.2 溫度檢測

溫度檢測由熱電阻溫度傳感器和信號處理電路組成。溫度檢測電路原理如圖2所示。

圖1 剩余電流檢測原理示意

圖2 溫度檢測電路原理示意圖

2 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器設(shè)計

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(以ABB公司RTCM系列為例)作為電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的底層探測部分,可實時探測電氣線路中危險火災(zāi)參數(shù),當(dāng)被探測參數(shù)超過設(shè)定報警值時發(fā)出聲光報警信號,并通過RS-485通信網(wǎng)絡(luò)將報警信號傳輸?shù)缴蠈颖O(jiān)控設(shè)備。電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器主要具有剩余電流檢測、溫度檢測、預(yù)報警、聲光報警、RS-485通信、狀態(tài)輸入、控制輸出等功能。

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

圖3 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 電源單元

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器采用開關(guān)電源技術(shù),輸入電壓為AC 80～280 V(50 Hz),電磁兼容性能符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),整機(jī)功耗小于7 W。

2.2 檢測單元

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器具有1路剩余電流檢測和4路溫度檢測功能。剩余電流檢測精度為95%～100%,互感器自檢功能和固有剩余電流校正功能使剩余電流檢測更精準(zhǔn)、安全。溫度檢測精度為90%～100%,溫度探頭安裝靈活,可用于探測多個部位溫度,實現(xiàn)對電氣線路和電氣裝置的多方位監(jiān)測。

2.3 通信單元

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器采用RS-485通信接口,Modbus RTU通信協(xié)議與上層監(jiān)控設(shè)備實現(xiàn)互連互通,監(jiān)控人員可集中監(jiān)測火災(zāi)隱情。

2.4 狀態(tài)輸入單元和控制輸出單元

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器具有1個狀態(tài)輸入接口,可用于檢測斷路器分/合閘狀態(tài),提供1個容量為AC 220 V(3 A)或DC 24 V(3 A)的無源節(jié)點,用于分?jǐn)鄶嗦菲骰蜻B接其他通斷裝置。

3 應(yīng)用特點

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備可組成不同的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),以適應(yīng)不同場合、不同容量和不同客戶的需求。電氣火災(zāi)區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)示意如圖4所示。

圖4 電氣火災(zāi)區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)示意

對于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),中心控制系統(tǒng)的最大探測點數(shù)為6 300,區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)的最大探測點數(shù)為63,靈巧性中心控制系統(tǒng)的最大探測點數(shù)為63。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用如圖5所示。

圖5 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

4 結(jié) 語

“十二五”發(fā)展規(guī)劃中已明確將電氣火災(zāi)預(yù)防與控制技術(shù)作為重點突破的技術(shù)之一,故研究電氣火災(zāi)故障檢測和早期預(yù)警技術(shù)非常重要,以實現(xiàn)電氣故障的早期控制。

RTCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)研制,已經(jīng)通過了沈陽消防所的CCC認(rèn)證試驗,具有應(yīng)用靈活、穩(wěn)定可靠、探測精準(zhǔn)等特點,為用戶提供了預(yù)防電氣火災(zāi)的最佳選擇。

[1] 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) :GB 14287—2005[S].

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

[3] 劉建,王永軍.地下車庫通用感煙探測器的探討[J].現(xiàn)代建筑電氣,2015,6(3):40-42.

Design and Application of Electrical Fire Monitoring Detector

XU Ning, CAO Jinrui, LI Huasong

[ABB (Xinhui) Low Voltage Switchgear Co., Ltd., Jiangmen 529100, China]

This paper introduced the principle of electrical fire monitoring detector,and emphatically analyzed the design method,system structure and application characteristic of electrical fire detector.It is pointed out that as the important part of electrical fire system,the electrical fire detector can detect the dangerous parameters of electrical fire,and sends the alarm and pre-alarm signal.It is a good choice for preventing the electrical fire.

electrical fire minitoring detector; residual current; temperature; communication net

許 寧(1983—),男,工程師,從事低壓電器的研發(fā)和制造方面的工作。

曹錦瑞(1968—),男,高級工程師,從事低壓電器的研發(fā)和制造方面的工作。

李華嵩(1975—),男,高級工程師,從事低壓電器的研發(fā)和制造方面的工作。

TU 892

B

1674-8417(2016)08-0021-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.006

2016-12-08