浅谈限流式保护器在民用建筑电气防火中的应用
时间：2022-04-13 阅读：438
浅谈限流式保护器在民用建筑电气防火中的应用
吴柯霓
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】随着我国社会经济的快速发展，人们的物质生活水平有了明显的提升，民用建筑的实际面积、结构型式较之以前也有了很大的不同。再加上家用电器的增多，实际用电量的增大，民用建筑电气火灾事故的发生几率居高不下。基于此，本文重点针对民用建筑电气火灾的原因进行了详细的调査，并针对性的提出了防范策略，以供参考。
【关键词】民用建筑；电气火灾；原因；防范对策
0前言
近几年来，民用建筑的火灾事故发生几率之高，已经受到社会各界人士的高度关注。相关部门在调查民用建筑火灾原因的时候，发现主要与以下两方面有关。一方面是绝大多数的居民并没有较高的火灾防范意识，并没有对火源进行妥善的管理，经常因为使用不当而引发火灾事故。另一方面则与电气设备的使用有关，因为在电气设备的使用过程中会产生一定的热量，并伴随有电火花或者电弧现象。而这些都会导致电气火灾事故或者电气爆炸事故的发生。
1民用建筑电气火灾事故的发生特点
1.1隐蔽性
在现代化的民用建筑施工过程中，为了提升建筑物的审美效果，都会将电气线路设计到墙内、顶棚内以及底板内很多灯具的安装也以嵌入式安装为主，很多家用电气都聚集在散热效果不好的角落。殊不知，这样的设计却会加剧电气线路或者电气绝缘层的老化，提升电气火灾事故的发生几率。
1.2突发性
民用建筑电气火灾事故的发生有着明显的突发性特点。例如，冰箱、空调等家用电器都是处于长期通电状态。但是，这些家用电器的长期通电，却会产生一定的热量聚集。如果这些热量得不到及时的疏散，当温度升高到一定程度，将会在瞬间引起短路火灾事故。
1.3复杂性
随着科学技术发展水平的提升，家家户户使用的家用电器种类逐渐增多，空调、电磁炉、电高压锅等大功率电器的应用频率越来越高。与此同时，涌现在市场中的接线板种类也越来越多。如果这些家用电器和接线板的质量参差不齐，那么导致电气火灾事故发生的原因也会越来越复杂。
2民用建筑电气火灾的常见原因调查
2.1电气线路过载
在民用建筑中，电气线路过载是引发电气火灾事故的常见原因之一。首先，在民用建筑电气施工过程中，如果设计人员没有选择正确的导线，或者施工人员没有按照设计要求选择导线，那么将会使电气负载大于导线的安全载流量，进而引发电气火灾事故。其次，在民用建筑投入运行之后，如果居民故意违规使用大负荷电器，那么也会增大电气火灾事故的发生几率。另外，在一些老旧的民用建筑中，很多电气设备已经岀现了严重的老化问题，如果不及时进行更换，那么将会无法满足当前大功率家用电器的使用需求，进而增加电气火灾事故的发生几率。最后，如果没有规范的使用断路器，也会增大电气火灾事故的发生几率。例如，部分民用建筑的断路器产品本身就存在着严重的质量问题，即便是出现超负荷运行，也不能及时断电。再例如，部分维修人员责任意识偏低，在发现断路器出现频繁断电问题的时候，直接将保险丝替换成铜线，或者直接绕过断路器接入电器，使断路器成为摆设。
2.2内部装修施工行为不规范
在民用建筑的内部装修施工过程中，施工人员的不规范施工也是导致电气火灾事故的主要原因。首先，部分施工人员在钻孔施工过程中，并没有严格控制内埋线路的施工质量，进而使电气线路的外皮出现了损伤。一旦电气线路的外皮出现损伤，那么就会增大电气线路漏电事故的发生几率。其次，部分施工人员使用的接线板质量不合格，且随意的拉扯'扭折电气线路，电线端子的链接接口也不紧固。这样一来，很容易因为电阻过大而引起严重的电气火灾事故。
2.3绝缘层被破坏
由于各种原因的影响，所有绝缘物质的电气性能都会在使用过程有所降低。而这就会增大电气火灾事故的发生几率。而造成绝缘物质电气性能降低的原因，主要包含以下几点。
（1） 绝缘物质被雷电击穿；
（2）绝缘物质运行时间过长而产生了一定的热量聚集；
（3）绝缘物质运行时间过长而出现了严重的磨损；
（4）绝缘物质受潮，或者被虫子咬破；
（5）在电弧作用下，绝缘物质表面发生碳化，进而因为弧光短路而引发电气火灾事故；
（6）一些不可抗拒因素的存在使得绝缘层的部分或者全部遭受到破坏。
如果是局部受损，那么可能会岀现局部漏电现象；而全部受损，则会因为短路而引起电气火灾事故。
2.4电气线路的谐波电流
随着我国科学技术的进步与发展，电脑、电视、微波炉等电气设备在民用住宅中的使用频率越来越高。而这些电气设备都属于非线性负荷电气设备，存在着多次谐波电流。而多次谐波电流的存在，将会使电气线路岀现过载发热的现象，进而加剧绝缘层的老化，并引起严重的电气火灾事故。
2.5电气线路短路
造成民用建筑电气火灾事故的电气线路短路问题主要包含两种情况：一种是相间短路，另一种是线对地短路。但是，无论是哪一种情况，都会伴随有很大的电流和瞬时高温现象，可以将附近的可燃物质直接烤燃，引起严重的火灾事故。另外，部分线路由聚氯乙烯、聚乙烯以及氯丁橡胶等有机绝缘材料构成。而这些有机绝缘材料受热就会释放出可燃性气体，当温度超过300°C的时候就会燃烧，进而引起严重的电气线路火灾事故。
2.6电阻过大
在电气线路火线连接或者火线对地搭接的过程中，如果其接点处存在着接触不紧固的现象，那么接点间的电压将会直接击穿间隙空气，形成空气导线。此时，如果接点间空隙比较大，且遇到电压波动峰值，那么就会在空气间拉起电弧。也就是说，电接触区域中，广泛存在着接触电阻。如果接头间隙不大，在电压的作用下，端点也会击穿空气迸火。这样一来，无论是迸击的火花，还是拉起的电弧，都会使其附近的可燃物被点燃，进而引起严重的火灾事故。如果接触电阻过大，那么引发的火灾还会具有较强的隐蔽性，并产生非常严重的危害。
3民用建筑电气火灾事故的防范策略
3.1提升人们的防火防灾意识
分析近几年来的很多民用建筑电气火灾事故，与人们的防火防灾意识偏低，用电行为不安全有着直接的关系。在这种情况下，要想加强民用建筑电气火灾事故的防范，必须要提升人们的防火防灾意识。首先，加强人们的用电安全教育，并向他们普及安全用电常识，搜集一些各类民用建筑电气火灾视频和图片，让人们意识到电气火灾的严重性，提升人们的火灾防范意识。其次，提升人们科学用电、安全用电的意识，确保人们可以安全、规范的使用电气设备，不会因为超负荷用电而影响电气设备和导线运行的安全性，也不会因为乱拉乱接电源行为而对电气设备和电气线路产生机械性损伤。再次，相关部门要加强民用建筑电气系统的管理，通过科学合理的电气设备与电气导线日常检查与管理，来及时消除民用建筑电气系统运行过程中存在的安全隐患，做到防患于未然。最后，加强门的执法力度，落实各种与民用建筑电气火灾防范的相关条例和制度，加强民用建筑电气工程施工质量控制。
3.2严格控制民用建筑电气设备的设计质量
为了加强民用建筑电气火灾的防范，必须要严格控制民用建筑电气设备的设计质量，提升民用建筑电气设备和电气线路的设计标准与设计要求。首先，针对电源线路的设计，必须要保证其不会岀现漏电现象，其动作电流数值也应当控制在500mA以下。其次，针对PE和PEN线的传导与传入，要有效避免电压相关故障的发生。再次，针对电气设备的链接，为了避免电位差、电弧以及电火花等现象的出现，必须要优先使用总等点位连接。最后，在进行电气设计的时候，必须要正确的选择电气设备，严格分析电气线路的走向，并结合实际情况选择最合适的电缆等材料。
3.3加强控制民用建筑电气工程的施工质量
为了加强民用建筑电气火灾的防范，必须要加强控制民用建筑电气工程的施工质量。首先，在正式施工之前，施工人员应当对相应的施工设计与施工要求有所了解，施工单位应当对施工人员的施工技能进行严格的培训与考核，确保其可以严格按照相关施工规范展开施工操作。其次，在民用建筑电气工程竣工之后，质量验收人员要严格把关施工质量，通过拉网式验收来对每一个环节的施工质量进行严格的检查。一旦发现任何问题，就要采取相应的整改措施。
3.4做好常规的电气设备检测工作
为了加强民用建筑电气火灾的防范，必须要做好以下五方面的常规的电气设备检测工作。认真检查电气线路是否出现了老化现象；第二认真检查电气设备是否存在漏电现象，是否存在短路火灾的隐患；第三认真检查断路器的性能质量，确认其是否处于稳定的工作状态下；第四认真检查电气线路的改装情况，一旦发现个别住户存在着私自改装线路的现象，就要加强其安全隐患的排查力度；第五加强自动报警系统的使用，通过红外线探测以及超声波检测等技术手段及时发现电气设备与电气线路运行过程中存在的安全隐患，并及时采取有效的措施进行处理。
4限流式保护器在电气防火的应用
4.1限流式保护器的功能及应用方案
4.1.1限流式保护器的设计
电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大，以及使用寿命短等当弊端，发生短路故障时，能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护，从而能显著减少电气火灾事故，保障使用场所人员和财产的安全。
安科瑞ASCP200-1电气防火限流式保护器的主要元件是固态开关，不同于传统家用的空气开关（微断）。我们知道，传统空气开关的断开是一种机械运动过程，分断时间需要几十毫秒(一般30～50ms)，带负载断开时通常伴随有电弧的产生。而固态开关的断开则是依靠半导体内部的载流子运动实现，分断时间微秒级，速度快，无电弧产生。
如图1所示，当发生短路故障时，传统空气开关在电流升至C点时才能动作，且无法瞬时切断电流，而固态开关则可以在电流升至B点时即瞬间切断短路电流。
图1短路故障前后电流与时间关系图
从流过电阻的电流热量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，传统空气开关与固态开关在短路时所释放的能量差别可以达到数千倍之多。因此当装配限流式保护器的回路发生短路故障时，就可以避免电弧的产生，从而有效降低了电气火灾。
4.1.2 ASCP200-1功能特点
ASCP200-1型电气防火限流式保护器是单相限流式保护器，较大额定电流为63A。主要功能如下:
A）短路保护功能，线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护；
B）过载保护功能，线路持续过载时，保护器限流保护；
C）表内超温保护功能，保护器内部器件工作温度过高时，保护器限流保护；
D）过/欠压保护功能，线路欠压或过压时，保护器告警或限流保护（可设）；
E）电缆温度监测功能，被测线缆温度超过报警设定值时，保护器告警或限流保护（可设）；
F）漏电流监测功能，线路漏电超过报警设定值时，保护器告警或限流保护（可设）；
G）通讯功能，保护器配置1路RS485接口，1路2G无线通讯，可以将数据发送到安科瑞Acrel-6000安全云平台，或第三方监控软件或平台，从而实现远程监控。
4.1.3 ASCP200-1技术参数
4.1.4应用方案图示
ASCP200-1型电气防火限流式保护器建议安装在入户开关下端，额定电流值根据入户开关的具体规格进行设置，典型应用示意图如图2所示：
图2 ASCP200-1家用防火解决方案示意图
4.1.5使用注意事项
在选用限流式保护器时，限流式保护器的设定的额定电流应该与其前一级的断路器的额定电流保持一致。例如，当限流式保护器输入端断路器的额定电流为32A时，应将限流式保护器的额定电流设置为32A。为保障限流式保护器的正常使用，严禁将其使用于与其前端断路器的额定电流不匹配的配电线路中。
ASCP200系列采用限流式保护器采用壁挂式安装，可以挂墙安装，也可以安装在箱体内，应确保安装场所无滴水、腐蚀性化学气体和沉淀物质，并注意环境温度和通风散热。
为确保可靠连接，接线时应按接线图进行，同时为了防止接头处接触电阻过大而导致局部过热，也避免因接触不良而导致保护器工作不正常，线头应采用合适大小的U形冷压头压接后，再插入保护器相应端子上并将螺钉拧紧压实。
保护器内部带有交流电，严禁非专业人士擅自打开产品外壳。保护器在使用期间，若被保护线路发生短路或过载故障而被限流保护时，保护器仍处于带电状态，不允许随意碰触用电线路的金属部分。待检查线路，并排除故障后，长按保护器的复位按键约2秒钟，使保护器恢复正常运行时。
当保护器因超温而发生限流保护时，则可能是因为负载电流过大，环境温度过高或通风散热不良等原因导致，可通过加强通风等措施，等保护器温度降下来后，再长按复位键，使保护器复位，恢复正常运行。
5结语
综上所述，民用建筑电气火灾事故的发生具有隐蔽性、突发性以及复杂性，且造成的危害十分严重，所以必须要明确民用建筑电气火灾事故的发生原因。而根据调查统计，发现电气线路过载、内部装修施工行为不规范、绝缘层被破坏、电气线路的谐波电流、电气线路短路、电阻过大是导致民用建筑电气火灾事故发生的主要原因。对此，为了加强民用建筑电气火灾的防范，必须要提升人们的防火防灾意识、严格控制民用建筑电气设备的设计质量、加强控制民用建筑电气工程的施工质量'做好常规的电气设备检测工作。
参考文献
[1]张静华，和秋田.民用建筑电气火灾产生的原因及预防IJ].河北工程技术高等专科学校学报,2012,⑵:35-36,55.
[2]宁世坚.探讨民用建筑电气安装存在的火灾隐患0].科学与财富,2017,(14):274-274.
[3]张东胜，王锦凯.高层民用建筑供配电系统电气防火措施与技术探讨[J]•建筑工程技术与设计,2017,⑵:2651-2651.
[4]王建荣.高层民用建筑电气火灾分析与预防Q].陕西建筑2018,000(002):1-3.
[5]庄海峰.浅析民用建筑中的电气火灾监控系统[J].河南建材2017,(6):211-213.
[6]周守军.论民用建筑电气火灾的成因及防范措施[J].电力系统装备,2018,⑶:217-218.
[7]陈久彬.民用建筑电气火灾原因的调查及防范策略分析.
[8]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
作者简介：
吴柯霓，女，安科瑞电气股份有限公司，主要从事电气防火限流式保护器的研发与应用。