建筑電氣故障電弧保護(hù)設(shè)計(jì)原理分析探究

【摘要】：電氣設(shè)備是建筑中不可缺少的一部分，具有較為重要的作用和意義，在應(yīng)用過程中不僅能夠提升建筑本身實(shí)用性能，而且可為消費(fèi)者提供更加優(yōu)良的生活環(huán)境。但設(shè)備一旦在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，不僅會(huì)影響居民正常生活，還會(huì)產(chǎn)生安全隱患，威脅人身安全。因此對(duì)設(shè)備電弧進(jìn)行保障顯得較為重要。本文主要對(duì)建筑電氣故障電弧保護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探究，闡述電弧保護(hù)基本原理。

引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，城市建設(shè)越來越快，進(jìn)入城市的人口越來越多，城市建設(shè)逐漸向高密集型、智能化方向發(fā)展，現(xiàn)代大體量建筑、公眾集聚場(chǎng)所建筑和一類高層建筑越來越多，隨之而來的火災(zāi)隱患也在大大增加。電氣設(shè)備在使用過程可能因自身故障引發(fā)安全事件，從而造成難以估量的后果。究其原因發(fā)現(xiàn)，設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、 安裝以及后期使用維護(hù)、電氣設(shè)備故障、線路老化等均是導(dǎo)致安全事件出現(xiàn)的主要因素?；诖?，一定要對(duì)電氣設(shè)備使用給予足夠重視，為內(nèi)部電弧增添相應(yīng)保護(hù)設(shè)施，以免電氣設(shè)備功能受到影響。

故障電弧相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

為了減少電氣火災(zāi)的發(fā)生，特別是對(duì)末端負(fù)載的故障電弧進(jìn)行檢測(cè)，我國(guó)針對(duì)故障電弧檢測(cè)出臺(tái)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和政策。

《故障電弧探測(cè)器》GB14287.4-2014

由上述國(guó)標(biāo)要求可知：故障電弧主要針對(duì)的是末端負(fù)載，負(fù)載功率在10KW以下。

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013

9.1.6 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置不應(yīng)影響供電系統(tǒng)的正常工作，不宜自動(dòng)切斷供電電源。

9.2.4 具有探測(cè)線路故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，其保護(hù)線路長(zhǎng)度不宜大于100m

12.4.6 電氣線路應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，照明線路上應(yīng)設(shè)置具有探測(cè)故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。

12.4.6條文說明 高度大于12m的空間場(chǎng)所較大的隱患就是電氣火災(zāi)，因此設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。照明線路故障引起的火災(zāi)占電氣火災(zāi)的10％左右，此類建筑的頂部較高，發(fā)火災(zāi)在不容易被發(fā)現(xiàn)，也沒法在其上面設(shè)置其他探測(cè)器，只有設(shè)置具有探測(cè)故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，才能保證對(duì)照明線路故障引起的火災(zāi)的合理探測(cè)。

由上述國(guó)標(biāo)要求可知：故障電弧主要針對(duì)的是末端的照明回路，且檢測(cè)回路長(zhǎng)度不超過100米。

故障電弧產(chǎn)生原因及危害

故障電弧是指由于電氣線路或設(shè)備中絕緣老化破損、電氣連接松動(dòng)、空氣潮濕、電壓電流急劇升高等原因引起空氣擊穿所導(dǎo)致的氣體游離放電現(xiàn)象。故障電弧發(fā)生時(shí)，其中心溫度可高達(dá)3000 ℃左右，并伴隨有金屬噴濺物，足以引燃任何可燃物，引發(fā)電氣火災(zāi)，對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成危害。

電弧的分類

電弧分為好弧與壞弧，好弧是指電路正常時(shí)產(chǎn)生的火花，例如，插頭脫離插座時(shí)生成的電弧會(huì)快速熄滅，并不會(huì)對(duì)設(shè)備造成負(fù)面影響，這類電弧不會(huì)威脅設(shè)備以及使用人員生命安全。壞弧主要是因線路老化、空氣潮濕、短路等因素所導(dǎo)致。根據(jù)電弧出現(xiàn)時(shí)電流大小不同，可將電弧細(xì)分為大電弧及小電?。蝗魧⒐收铣霈F(xiàn)位置作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，又可分為串聯(lián)電弧故障、并聯(lián)電弧故障等。

故障電弧探測(cè)器檢測(cè)原理

探測(cè)器通過對(duì)電路中電弧電流的檢測(cè)、處理、分析，判別故障電弧是否發(fā)生及持續(xù)，決定是否需要分?jǐn)嚯娐芳鞍l(fā)出警報(bào)。探測(cè)器采用智能微控制器(MCU)作為控制中心，對(duì)電流互感器線圈采集到的微弱電流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)波形處理，分析波形特點(diǎn)， 并與存儲(chǔ)的電弧故障波形數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較、判別，確認(rèn)電弧故障是否發(fā)生。通常，探測(cè)器需具備如下特性：?其一，準(zhǔn)確的電弧電流檢測(cè)功能（mA 級(jí)）。其二，快速的電弧 波形分析能力（ms 級(jí)）。其三，準(zhǔn)確的故障波形特征庫(kù)，并有一定“學(xué)習(xí)”功能，能準(zhǔn)確判斷不同負(fù)載下的串聯(lián)或并聯(lián)電弧故 障。其四，可靠的動(dòng)作特性，發(fā)生串、并聯(lián)電弧故障時(shí)快速分 斷電路，電路正常工作時(shí)不誤動(dòng)作，進(jìn)而保障供電連續(xù)。?

安科瑞一站式保護(hù)方案

在末端電箱設(shè)置故障電弧探測(cè)器

系統(tǒng)組網(wǎng)圖如下：

故障電弧可以對(duì)接AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)接收、處理、存儲(chǔ)、訪問能力，平臺(tái)融入了電力監(jiān)控、電能統(tǒng)計(jì)、電氣安全等功能，互聯(lián)互通，合理互動(dòng)。

結(jié)束語

伴隨時(shí)代發(fā)展變化以及社會(huì)進(jìn)步，電氣設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑不可缺少的一部分，是決定建筑安全性、實(shí)用效果的關(guān)鍵因素。但設(shè)備在運(yùn)行過程中偶爾會(huì)出現(xiàn)一些故障，在影響居民日常生活的同時(shí)可能會(huì)造成難以估量的后果，這種情況之所以出現(xiàn)主要是因電弧的產(chǎn)生。由此可見，對(duì)其進(jìn)行深入研究分析并設(shè)計(jì)電弧保護(hù)具有較為重要的意義與作用，能夠合理降低故障出現(xiàn)概率，延長(zhǎng)其生命周期，減少故障維修時(shí)投入的資金成本，具有較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

編輯：黃飛

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