淺談限流式保護(hù)器在民用建筑電氣防火中的應(yīng)用

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平有了明顯的提升，民用建筑的實(shí)際面積、結(jié)構(gòu)型式較之以前也有了很大的不同。再加上家用電器的增多，實(shí)際用電量的增大，民用建筑電氣火災(zāi)事故的發(fā)生幾率居高不下?；诖耍疚闹攸c(diǎn)針對(duì)民用建筑電氣火災(zāi)的原因進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)査，并針對(duì)性的提出了防范策略，以供參考。

【關(guān)鍵詞】民用建筑；電氣火災(zāi)；原因；防范對(duì)策

       近幾年來，民用建筑的火災(zāi)事故發(fā)生幾率之高，已經(jīng)受到社會(huì)各界人士的高度關(guān)注。相關(guān)部門在調(diào)查民用建筑火災(zāi)原因的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)主要與以下兩方面有關(guān)。一方面是絕大多數(shù)的居民并沒有較高的火災(zāi)防范意識(shí)，并沒有對(duì)火源進(jìn)行妥善的管理，經(jīng)常因?yàn)槭褂貌划?dāng)而引發(fā)火災(zāi)事故。另一方面則與電氣設(shè)備的使用有關(guān)，因?yàn)樵陔姎庠O(shè)備的使用過程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，并伴隨有電火花或者電弧現(xiàn)象。而這些都會(huì)導(dǎo)致電氣火災(zāi)事故或者電氣爆炸事故的發(fā)生。

1.1隱蔽性

       在現(xiàn)代化的民用建筑施工過程中，為了提升建筑物的審美效果，都會(huì)將電氣線路設(shè)計(jì)到墻內(nèi)、頂棚內(nèi)以及底板內(nèi)很多燈具的安裝也以嵌入式安裝為主，很多家用電氣都聚集在散熱效果不好的角落。殊不知，這樣的設(shè)計(jì)卻會(huì)加劇電氣線路或者電氣絕緣層的老化，提升電氣火災(zāi)事故的發(fā)生幾率。

1.2突發(fā)性

       民用建筑電氣火災(zāi)事故的發(fā)生有著明顯的突發(fā)性特點(diǎn)。例如，冰箱、空調(diào)等家用電器都是處于長(zhǎng)期通電狀態(tài)。但是，這些家用電器的長(zhǎng)期通電，卻會(huì)產(chǎn)生一定的熱量聚集。如果這些熱量得不到及時(shí)的疏散，當(dāng)溫度升高到一定程度，將會(huì)在瞬間引起短路火災(zāi)事故。

1.3復(fù)雜性

       隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的提升，家家戶戶使用的家用電器種類逐漸增多，空調(diào)、電磁爐、電高壓鍋等大功率電器的應(yīng)用頻率越來越高。與此同時(shí)，涌現(xiàn)在市場(chǎng)中的接線板種類也越來越多。如果這些家用電器和接線板的質(zhì)量參差不齊，那么導(dǎo)致電氣火災(zāi)事故發(fā)生的原因也會(huì)越來越復(fù)雜。

2.1電氣線路過載

       在民用建筑中，電氣線路過載是引發(fā)電氣火災(zāi)事故的常見原因之一。首先，在民用建筑電氣施工過程中，如果設(shè)計(jì)人員沒有選擇正確的導(dǎo)線，或者施工人員沒有按照設(shè)計(jì)要求選擇導(dǎo)線，那么將會(huì)使電氣負(fù)載大于導(dǎo)線的載流量，進(jìn)而引發(fā)電氣火災(zāi)事故。其次，在民用建筑投入運(yùn)行之后，如果居民故意違規(guī)使用大負(fù)荷電器，那么也會(huì)增大電氣火災(zāi)事故的發(fā)生幾率。另外，在一些老舊的民用建筑中，很多電氣設(shè)備已經(jīng)岀現(xiàn)了嚴(yán)重的老化問題，如果不及時(shí)進(jìn)行更換，那么將會(huì)無法滿足當(dāng)前大功率家用電器的使用需求，進(jìn)而增加電氣火災(zāi)事故的發(fā)生幾率。最后，如果沒有規(guī)范的使用斷路器，也會(huì)增大電氣火災(zāi)事故的發(fā)生幾率。例如，部分民用建筑的斷路器產(chǎn)品本身就存在著嚴(yán)重的質(zhì)量問題，即便是出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行，也不能及時(shí)斷電。再例如，部分維修人員責(zé)任意識(shí)偏低，在發(fā)現(xiàn)斷路器出現(xiàn)頻繁斷電問題的時(shí)候，直接將保險(xiǎn)絲替換成銅線，或者直接繞過斷路器接入電器，使斷路器成為擺設(shè)。

2.2內(nèi)部裝修施工行為不規(guī)范

       在民用建筑的內(nèi)部裝修施工過程中，施工人員的不規(guī)范施工也是導(dǎo)致電氣火災(zāi)事故的主要原因。首先，部分施工人員在鉆孔施工過程中，并沒有嚴(yán)格控制內(nèi)埋線路的施工質(zhì)量，進(jìn)而使電氣線路的外皮出現(xiàn)了損傷。一旦電氣線路的外皮出現(xiàn)損傷，那么就會(huì)增大電氣線路漏電事故的發(fā)生幾率。其次，部分施工人員使用的接線板質(zhì)量不合格，且隨意的拉扯'扭折電氣線路，電線端子的鏈接接口也不緊固。這樣一來，很容易因?yàn)殡娮柽^大而引起嚴(yán)重的電氣火災(zāi)事故。

2.3絕緣層被破壞

       由于各種原因的影響，所有絕緣物質(zhì)的電氣性能都會(huì)在使用過程有所降低。而這就會(huì)增大電氣火災(zāi)事故的發(fā)生幾率。而造成絕緣物質(zhì)電氣性能降低的原因，主要包含以下幾點(diǎn)。第一是因?yàn)榻^緣物質(zhì)被雷電擊穿；第二絕緣物質(zhì)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)而產(chǎn)生了一定的熱量聚集；第三絕緣物質(zhì)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)而出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損；第四絕緣物質(zhì)受潮，或者被蟲子咬破；第五在電弧作用下，絕緣物質(zhì)表面發(fā)生碳化，進(jìn)而因?yàn)榛」舛搪范l(fā)電氣火災(zāi)事故；第六一些不可抗拒因素的存在使得絕緣層的部分或者全部遭受到破壞。如果是局部受損，那么可能會(huì)岀現(xiàn)局部漏電現(xiàn)象；而全部受損，則會(huì)因?yàn)槎搪范痣姎饣馂?zāi)事故。

2.4電氣線路的諧波電流

       隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，電腦、電視、微波爐等電氣設(shè)備在民用住宅中的使用頻率越來越高。而這些電氣設(shè)備都屬于非線性負(fù)荷電氣設(shè)備，存在著多次諧波電流。而多次諧波電流的存在，將會(huì)使電氣線路岀現(xiàn)過載發(fā)熱的現(xiàn)象，進(jìn)而加劇絕緣層的老化，并引起嚴(yán)重的電氣火災(zāi)事故。

2.5電氣線路短路

       造成民用建筑電氣火災(zāi)事故的電氣線路短路問題主要包含兩種情況：一種是相間短路，另一種是線對(duì)地短路。但是，無論是哪一種情況，都會(huì)伴隨有很大的電流和瞬時(shí)高溫現(xiàn)象，可以將附近的可燃物質(zhì)直接烤燃，引起嚴(yán)重的火災(zāi)事故。另外，部分線路由聚氯乙烯、聚乙烯以及氯丁橡膠等有機(jī)絕緣材料構(gòu)成。而這些有機(jī)絕緣材料受熱就會(huì)釋放出可燃性氣體，當(dāng)溫度超過300°C的時(shí)候就會(huì)燃燒，進(jìn)而引起嚴(yán)重的電氣線路火災(zāi)事故。

2.6電阻過大

       在電氣線路火線連接或者火線對(duì)地搭接的過程中，如果其接點(diǎn)處存在著接觸不緊固的現(xiàn)象，那么接點(diǎn)間的電壓將會(huì)直接擊穿間隙空氣，形成空氣導(dǎo)線。此時(shí)，如果接點(diǎn)間空隙比較大，且遇到電壓波動(dòng)峰值，那么就會(huì)在空氣間拉起電弧。也就是說，電接觸區(qū)域中，廣泛存在著接觸電阻。如果接頭間隙不大，在電壓的作用下，端點(diǎn)也會(huì)擊穿空氣迸火。這樣一來，無論是迸擊的火花，還是拉起的電弧，都會(huì)使其附近的可燃物被點(diǎn)燃，進(jìn)而引起嚴(yán)重的火災(zāi)事故。如果接觸電阻過大，那么引發(fā)的火災(zāi)還會(huì)具有較強(qiáng)的隱蔽性，并產(chǎn)生非常嚴(yán)重的危害。

3.1提升人們的防火防災(zāi)意識(shí)

       分析近幾年來的很多民用建筑電氣火災(zāi)事故，與人們的防火防災(zāi)意識(shí)偏低，用電行為不有著直接的關(guān)系。在這種情況下，要想加強(qiáng)民用建筑電氣火災(zāi)事故的防范，必須要提升人們的防火防災(zāi)意識(shí)。首先，加強(qiáng)人們的用電教育，并向他們普及用電常識(shí)，搜集一些各類民用建筑電氣火災(zāi)視頻和圖片，讓人們意識(shí)到電氣火災(zāi)的嚴(yán)重性，提升人們的火災(zāi)防范意識(shí)。其次，提升人們科學(xué)用電、用電的意識(shí)，確保人們可以、規(guī)范的使用電氣設(shè)備，不會(huì)因?yàn)槌?fù)荷用電而影響電氣設(shè)備和導(dǎo)線運(yùn)行的性，也不會(huì)因?yàn)閬y拉亂接電源行為而對(duì)電氣設(shè)備和電氣線路產(chǎn)生機(jī)械性損傷。再次，相關(guān)部門要加強(qiáng)民用建筑電氣系統(tǒng)的管理，通過科學(xué)合理的電氣設(shè)備與電氣導(dǎo)線日常檢查與管理，來及時(shí)民用建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的隱患，做到防患于未然。最后，加強(qiáng)消防部門的執(zhí)法力度，落實(shí)各種與民用建筑電氣火災(zāi)防范的相關(guān)條例和制度，加強(qiáng)民用建筑電氣工程施工質(zhì)量控制。

3.2嚴(yán)格控制民用建筑電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量

       為了加強(qiáng)民用建筑電氣火災(zāi)的防范，必須要嚴(yán)格控制民用建筑電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量，提升民用建筑電氣設(shè)備和電氣線路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)要求。首先，針對(duì)電源線路的設(shè)計(jì)，必須要保證其不會(huì)岀現(xiàn)漏電現(xiàn)象，其動(dòng)作電流數(shù)值也應(yīng)當(dāng)控制在500mA以下。其次，針對(duì)PE和PEN線的傳導(dǎo)與傳入，要有效避免電壓相關(guān)故障的發(fā)生。再次，針對(duì)電氣設(shè)備的鏈接，為了避免電位差、電弧以及電火花等現(xiàn)象的出現(xiàn)，必須要優(yōu)先使用總等點(diǎn)位連接。最后，在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要正確的選擇電氣設(shè)備，嚴(yán)格分析電氣線路的走向，并結(jié)合實(shí)際情況選擇最合適的電纜等材料。

3.3加強(qiáng)控制民用建筑電氣工程的施工質(zhì)量

       為了加強(qiáng)民用建筑電氣火災(zāi)的防范，必須要加強(qiáng)控制民用建筑電氣工程的施工質(zhì)量。首先，在正式施工之前，施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)相應(yīng)的施工設(shè)計(jì)與施工要求有所了解，施工單位應(yīng)當(dāng)對(duì)施工人員的施工技能進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)與考核，確保其可以嚴(yán)格按照相關(guān)施工規(guī)范展開施工操作。其次，在民用建筑電氣工程竣工之后，質(zhì)量驗(yàn)收人員要嚴(yán)格把關(guān)施工質(zhì)量，通過拉網(wǎng)式驗(yàn)收來對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。一旦發(fā)現(xiàn)任何問題，就要采取相應(yīng)的整改措施。

3.4做好常規(guī)的電氣設(shè)備檢測(cè)工作

       為了加強(qiáng)民用建筑電氣火災(zāi)的防范，必須要做好以下五方面的常規(guī)的電氣設(shè)備檢測(cè)工作。第一認(rèn)真檢查電氣線路是否出現(xiàn)了老化現(xiàn)象；第二認(rèn)真檢查電氣設(shè)備是否存在漏電現(xiàn)象，是否存在短路火災(zāi)的隱患；第三認(rèn)真檢查斷路器的性能質(zhì)量，確認(rèn)其是否處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)下；第四認(rèn)真檢查電氣線路的改裝情況，一旦發(fā)現(xiàn)個(gè)別住戶存在著私自改裝線路的現(xiàn)象，就要加強(qiáng)其隱患的排查力度；第五加強(qiáng)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的使用，通過紅外線探測(cè)以及超聲波檢測(cè)等技術(shù)手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備與電氣線路運(yùn)行過程中存在的隱患，并及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理。

4.1限流式保護(hù)器的功能及應(yīng)用方案

4.1.1限流式保護(hù)器的設(shè)計(jì)

       電氣防火限流式保護(hù)器可有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時(shí)間長(zhǎng)、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等當(dāng)弊端，發(fā)生短路故障時(shí)，能以微秒級(jí)速度快速限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù)，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場(chǎng)所人員和財(cái)產(chǎn)的。

安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護(hù)器的主要元件是固態(tài)開關(guān)，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關(guān)（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開關(guān)的斷開是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程，分?jǐn)鄷r(shí)間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負(fù)載斷開時(shí)通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開關(guān)的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，分?jǐn)鄷r(shí)間微秒級(jí)，速度快，無電弧產(chǎn)生。

如圖1所示，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點(diǎn)時(shí)才能動(dòng)作，且無法瞬時(shí)切斷電流，而固態(tài)開關(guān)則可以在電流升至B點(diǎn)時(shí)即瞬間切斷短路電流。

 

 

圖1短路故障前后電流與時(shí)間關(guān)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(tǒng)空氣開關(guān)與固態(tài)開關(guān)在短路時(shí)所釋放的能量差別可以達(dá)到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配限流式保護(hù)器的回路發(fā)生短路故障時(shí)，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災(zāi)。

4.1.2 ASCP200-1功能特點(diǎn)

      ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器是單相限流式保護(hù)器，較大額定電流為63A。主要功能如下:

      A）短路保護(hù)功能，線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)；

      B）過載保護(hù)功能，線路持續(xù)過載時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；

      C）表內(nèi)超溫保護(hù)功能，保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；

      D）過/欠壓保護(hù)功能，線路欠壓或過壓時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；

      E）電纜溫度監(jiān)測(cè)功能，被測(cè)線纜溫度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；

      F）漏電流監(jiān)測(cè)功能，線路漏電超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；

      G）通訊功能，保護(hù)器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000云平臺(tái)，或第三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4.1.3 ASCP200-1技術(shù)參數(shù)

 

4.1.4應(yīng)用方案圖示

       ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器建議安裝在入戶開關(guān)下端，額定電流值根據(jù)入戶開關(guān)的具體規(guī)格進(jìn)行設(shè)置，典型應(yīng)用示意圖如圖2所示：

圖2 ASCP200-1家用防火解決方案示意圖

4.1.5使用注意事項(xiàng)

       在選用限流式保護(hù)器時(shí)，限流式保護(hù)器的設(shè)定的額定電流應(yīng)該與其前一級(jí)的斷路器的額定電流保持一致。例如，當(dāng)限流式保護(hù)器輸入端斷路器的額定電流為32A時(shí)，應(yīng)將限流式保護(hù)器的額定電流設(shè)置為32A。為保障限流式保護(hù)器的正常使用，嚴(yán)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(hù)器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內(nèi)，應(yīng)確保安裝場(chǎng)所無滴水、腐蝕性化學(xué)氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風(fēng)散熱。

為確?？煽窟B接，接線時(shí)應(yīng)按接線圖進(jìn)行，同時(shí)為了防止接頭處接觸電阻過大而導(dǎo)致局部過熱，也避免因接觸不良而導(dǎo)致保護(hù)器工作不正常，線頭應(yīng)采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護(hù)器相應(yīng)端子上并將螺釘擰緊壓實(shí)。

保護(hù)器內(nèi)部帶有交流電，嚴(yán)禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。保護(hù)器在使用期間，若被保護(hù)線路發(fā)生短路或過載故障而被限流保護(hù)時(shí)，保護(hù)器仍處于帶電狀態(tài)，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(zhǎng)按保護(hù)器的復(fù)位按鍵約2秒鐘，使保護(hù)器恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)。

當(dāng)保護(hù)器因超溫而發(fā)生限流保護(hù)時(shí)，則可能是因?yàn)樨?fù)載電流過大，環(huán)境溫度過高或通風(fēng)散熱不良等原因?qū)е拢赏ㄟ^加強(qiáng)通風(fēng)等措施，等保護(hù)器溫度降下來后，再長(zhǎng)按復(fù)位鍵，使保護(hù)器復(fù)位，恢復(fù)正常運(yùn)行。

       綜上所述，民用建筑電氣火災(zāi)事故的發(fā)生具有隱蔽性、突發(fā)性以及復(fù)雜性，且造成的危害十分嚴(yán)重，所以必須要明確民用建筑電氣火災(zāi)事故的發(fā)生原因。而根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)電氣線路過載、內(nèi)部裝修施工行為不規(guī)范、絕緣層被破壞、電氣線路的諧波電流、電氣線路短路、電阻過大是導(dǎo)致民用建筑電氣火災(zāi)事故發(fā)生的主要原因。對(duì)此，為了加強(qiáng)民用建筑電氣火災(zāi)的防范，必須要提升人們的防火防災(zāi)意識(shí)、嚴(yán)格控制民用建筑電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量、加強(qiáng)控制民用建筑電氣工程的施工質(zhì)量'做好常規(guī)的電氣設(shè)備檢測(cè)工作。

[1]張靜華，和秋田.民用建筑電氣火災(zāi)產(chǎn)生的原因及預(yù)防IJ].河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2012,⑵:35-36,55.

[2]寧世堅(jiān).探討民用建筑電氣安裝存在的火災(zāi)隱患0].科學(xué)與財(cái)富,2017,(14):274-274.

[3]張東勝，王錦凱.高層民用建筑供配電系統(tǒng)電氣防火措施與技術(shù)探討[J]•建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2017,⑵:2651-2651.

[4]王建榮.高層民用建筑電氣火災(zāi)分析與預(yù)防Q].陜西建筑2018,000(002):1-3.

[5]莊海峰.淺析民用建筑中的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)[J].河南建材2017,(6):211-213.

[6]周守軍.論民用建筑電氣火災(zāi)的成因及防范措施[J].電力系統(tǒng)裝備,2018,⑶:217-218.

[7]陳久彬.民用建筑電氣火災(zāi)原因的調(diào)查及防范策略分析.

[8]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

作者簡(jiǎn)介：劉細(xì)鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護(hù)器的研發(fā)與應(yīng)用。