摘要：對主要的電氣火災(zāi)資料進(jìn)行了分析。針對當(dāng)前我國電力火災(zāi)探測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，著重闡述了電弧型電氣火災(zāi)監(jiān)測探測器在消防報(bào)警系統(tǒng)中的地位，并提出了一種以各種檢測技術(shù)為基礎(chǔ)的電力火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的具體實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器; 測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器; 電氣防火

0引言

根據(jù)近年來的火災(zāi)調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，我國每年發(fā)生的火災(zāi)事故占30%以上，因此，如何有效地防止電氣火災(zāi)，對人們的生命財(cái)產(chǎn)安全有著十分重要的意義。為了防止電力火災(zāi)，我國正在積極開發(fā)電力火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)。目前，普遍應(yīng)用的電力預(yù)警系統(tǒng)主要集中于電力線路的監(jiān)測，以及對配電線路的剩余電流、溫度等信號(hào)的監(jiān)測，在防止電力火災(zāi)中起到了一定的作用。但由于檢測方法單一、新技術(shù)推廣和應(yīng)用不多、監(jiān)控覆蓋面較窄等因素，使得其存在著一些局限。通過對大量電氣火災(zāi)的原因進(jìn)行深入的分析，發(fā)現(xiàn)主要是電力線路和電力設(shè)備，主要由短路、接觸不良、漏電、過載等故障所致。所以，這些類型的故障都應(yīng)該是下一步要做的工作。同時(shí)，電力火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)也應(yīng)該有相應(yīng)的報(bào)警功能。我國研制的“故障電弧型電氣火災(zāi)監(jiān)測探頭”，對電線、電力設(shè)備接觸不良、短路接地故障等故障，具有較高的識(shí)別性能。在電力系統(tǒng)中大力推廣和運(yùn)用，對于我國電力系統(tǒng)的火災(zāi)防治工作有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1重特大電氣火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

1.1電氣火災(zāi)場所分布

圖1顯示了電氣火災(zāi)現(xiàn)場的比重。從圖1可以看出，在工業(yè)廠房中，電氣火災(zāi)的比率更高，其次是商業(yè)樓宇，住宅，賓館，寫字樓等，大約10%。所以，應(yīng)把工廠、商業(yè)建筑和住宅作為重點(diǎn)保護(hù)對象。

1.2電氣火災(zāi)發(fā)生部位

圖2顯示了電氣火災(zāi)的構(gòu)成比例。從圖2可以看出，電氣火災(zāi)可以在電氣設(shè)備、電氣設(shè)備和其它地方發(fā)生。電線年久老化，施工不規(guī)范，易引發(fā)電氣火災(zāi)；其次是使用電器引起的電器火災(zāi)。電力設(shè)施有專門的變電所、變電所，通常由專門的人員來管理，發(fā)生火災(zāi)的幾率只有10%。因此，對電力系統(tǒng)的安全保護(hù)要著重于電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的保護(hù)，同時(shí)要加強(qiáng)對電力系統(tǒng)的安全使用和管理，才能有效地防止電力系統(tǒng)的火災(zāi)。

1.3電氣火災(zāi)起火原因分析

電力火災(zāi)的原因有兩類，一是突發(fā)故障，二是逐步失效，二是失火。在突發(fā)故障中，有50%的故障是由相間短路引起的，也有50%是由金屬接地引起的。突發(fā)故障主要通過配電網(wǎng)（例如空氣斷路器、漏電斷路器等）來解決，一些突發(fā)的突發(fā)故障，比如電弧短路，可以通過電力火情監(jiān)測系統(tǒng)來進(jìn)行輔助監(jiān)測，防止突發(fā)故障引起的電氣火災(zāi)。漸變故障有過熱，接觸不良，負(fù)載過大，電氣故障，漏電等。電力火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該以逐步變差為重點(diǎn)，采用多種檢測技術(shù)，對電力系統(tǒng)和電力設(shè)備進(jìn)行全方位監(jiān)測，可有效地防止這種故障，降低電氣火災(zāi)的發(fā)生。

2預(yù)防電氣火災(zāi)的關(guān)鍵探測技術(shù)

2.1剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

剩余電流是造成電網(wǎng)火災(zāi)的主要原因，監(jiān)測剩余電流，可有效預(yù)防配電線路的接地故障，監(jiān)測電網(wǎng)和電網(wǎng)的絕緣情況，以確定配回路是否正常放電。

利用剩余電流式的電子火警探測器，對整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行全面的漏電監(jiān)測。通常配置在一、二次配電網(wǎng)中，或在三級(jí)配電網(wǎng)中，能準(zhǔn)確定位故障并檢測接地故障。

2.2剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

過熱也是引起電器火災(zāi)的一個(gè)重要因素，溫度計(jì)的電子火災(zāi)探測器主要是為了防止發(fā)生過熱故障。目前，常見的測溫型電子火警探測器，根據(jù)檢測范圍，可以將其劃分為以熱電偶、鉑電阻為基礎(chǔ)的測溫探測器，如光纖溫度傳感器、傳感電纜，以及以平面為基礎(chǔ)的溫度檢測器（如紅外線熱象儀）。這些檢測器通過監(jiān)控配電系統(tǒng)內(nèi)的配電設(shè)備或用電設(shè)備（配電柜、配電箱、配電線路連接部位、用電設(shè)備）的溫度變化超過一定值時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以防止電器起火。它的特征是只有在特定的點(diǎn)或者區(qū)域內(nèi)才能起作用。

點(diǎn)式測溫檢測器通常布置在一、二次配電柜或配電柜的電纜與配電裝置的連接處，用以監(jiān)控電力接觸點(diǎn)的溫度變化；它還可以安裝在配電柜或配電箱頂部，以監(jiān)控全柜內(nèi)的溫度變化；也可以設(shè)置在關(guān)鍵設(shè)備、重要線路上容易發(fā)生過熱的故障部位。

基于線性測溫的檢測器通常設(shè)置在電纜敷設(shè)的橋架、地下電纜管道和豎井中，以監(jiān)測電纜敷設(shè)的溫度。還可以安裝在變壓器、電動(dòng)機(jī)等較大的變、配電設(shè)備、電力設(shè)備等容易產(chǎn)生過熱的地方。

表面型測溫檢測器通常使用的是紅外測溫技術(shù)，它的工作原理是：所有溫度超過零下的物體都會(huì)不斷地將紅外輻射能量釋放到周圍的空間，而目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度和波長分布與其表面的溫度有很大的關(guān)系，所以可以通過測量目標(biāo)的紅外輻射來獲得它的溫度。利用多個(gè)紅外檢測元件構(gòu)成的矩陣，可以有效地解決紅外熱成像問題。這種類型的檢波器通常價(jià)格較高，適用于對安全性、可靠性有較高要求的配電裝置或電力裝置。

2.3熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

熱解顆粒，顧名思義，是物質(zhì)在加熱時(shí)被分解的顆粒，而顆粒則是由更細(xì)小的顆粒，它們可以以自由的形式存在。不管是什么原因造成的，都是由導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量所表現(xiàn)出來的。在低壓配電柜中，當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)，主要的發(fā)熱體是導(dǎo)線和保護(hù)設(shè)備，在低壓配電柜中產(chǎn)生的熱量以煙顆粒和氣體顆粒為主。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得出了測試材料（導(dǎo)線和保護(hù)設(shè)備）存在的臨界熱解溫度。在此溫度以下，熱解過程中會(huì)產(chǎn)生非常低的煙氣，不能進(jìn)行有效的檢測；在超過此臨界溫度的情況下，煙氣中的沉淀現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。電線和電氣防護(hù)材料的臨界溫度通常為150~220攝氏度。在此溫度范圍內(nèi)，用光學(xué)煙霧密度儀測定了煙霧顆粒的濃度，其反應(yīng)范圍為0.02% obs/m~0.52% obs/m。在此區(qū)域，可以用來探測煙霧顆粒的濃度，而激光探測器和吸氣探測器都是以 LED為光源，探測器以散射狀態(tài)為基礎(chǔ)，無法避免灰塵、水汽等因素造成的誤報(bào)警，即使安裝了濾網(wǎng)也無法避免。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，在加熱到150攝氏度的時(shí)候，會(huì)有一股燒膠皮、燒塑料的臭味，這是因?yàn)殡娋€的溫度太高，導(dǎo)致絕緣層被燒焦，而且這種臭味比煙霧顆粒的沉淀更快。在低壓配電柜中，電線和保護(hù)電器是主要的發(fā)熱器，而電線的 PVC絕緣外殼和保護(hù)設(shè)備的外殼（ABS材料）是產(chǎn)生難聞氣味的。微粒熱解電子火警探測器是基于這一技術(shù)發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它不僅能夠?qū)ε潆姽駜?nèi)部的電氣火災(zāi)進(jìn)行早期檢測，而且能夠有效地消除粉塵對配電柜的影響。

熱解微粒型電氣火災(zāi)監(jiān)測探測器通常安裝在一、二、三的低壓配電柜、大型數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、通訊基站的主要通訊設(shè)備機(jī)柜內(nèi)，彌補(bǔ)了配電設(shè)備的監(jiān)測不足，有利于對配電設(shè)備的電氣火災(zāi)進(jìn)行早期預(yù)警。

2.4故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

短路和接觸不良也是引起電氣火災(zāi)的重要因素，大多數(shù)短路故障可以通過配電網(wǎng)的功能來解決，但也有一些是通過短路引起的。目前，我國電力市場上的電力市場還存在著一些盲點(diǎn)，無法對這些問題進(jìn)行有效的監(jiān)控和保護(hù)，其主要原因是由于短路接觸面或線路阻抗會(huì)限制其短路電流，從而導(dǎo)致斷路器無法正常工作。該故障具有很大的危險(xiǎn)性，會(huì)導(dǎo)致配電線路的絕緣材料快速炭化，引起燃燒，或者因局部溫度過高，引起短路附近的可燃物，引起電氣火災(zāi)。故障電弧型電氣火災(zāi)監(jiān)測探測器是一種能對故障電弧進(jìn)行識(shí)別的電子火災(zāi)檢測設(shè)備，它便于與已有的電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)相連接，可以對被監(jiān)視的線路、設(shè)備的電壓、電流、故障電弧等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)故障電弧監(jiān)測超過警戒閾值時(shí)，可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)。該技術(shù)能有效地彌補(bǔ)目前電力火災(zāi)檢測技術(shù)存在的缺陷，并能通過對故障電弧進(jìn)行早期報(bào)警或切斷電源，有效地降低由于電弧故障造成的電氣火災(zāi)。

3故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的重要性

3.1故障電弧探測器的保護(hù)特性

?由于斷路器的工作原理是對短路過載進(jìn)行監(jiān)測，所以常規(guī)的保險(xiǎn)絲和空氣開關(guān)無法達(dá)到對故障電弧的探測，而故障電弧具有極低的電流（通常超過0.5 A）就會(huì)引起火災(zāi)。當(dāng)出現(xiàn)小電流并伴有故障電弧時(shí)，由于電流值低于保護(hù)設(shè)備的熱保護(hù)工作電流，因此，該保護(hù)設(shè)備將不工作，當(dāng)出現(xiàn)大電流并出現(xiàn)故障電弧時(shí)，由于電弧持續(xù)的時(shí)間較短，無法使常規(guī)的斷路器保護(hù)動(dòng)作，從而引起電氣火災(zāi)。故障電弧檢測一般采用檢測電壓、電流頻域、時(shí)間域的特征，對故障電弧進(jìn)行檢測，對電流的影響很小，與常規(guī)斷路器的特點(diǎn)不同。圖8顯示了斷路器與故障電弧檢測器的保護(hù)性能差異

3.2故障電弧探測器的作用和意義

在低壓配電網(wǎng)中，故障電弧主要有三種類型：串聯(lián)故障電弧、并聯(lián)故障電弧、接地故障電弧。串聯(lián)故障電弧是指導(dǎo)線機(jī)械斷裂、接頭松動(dòng)、插頭接觸不良等原因造成的。并聯(lián)電弧是一種與負(fù)荷并聯(lián)的短路電弧。并聯(lián)電弧電流是由絕緣破壞的程度和線路阻抗的強(qiáng)度所決定的，而且常常是間斷的。因此，常規(guī)的過流和殘余電流保護(hù)設(shè)備無法對串聯(lián)或并聯(lián)電弧進(jìn)行檢測。當(dāng)帶電導(dǎo)線接地或由于絕緣損傷而與地金屬導(dǎo)體接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生接地故障。由于故障電弧的大小與接地電阻的大小有直接關(guān)系，常規(guī)的電力保護(hù)設(shè)備可能無法發(fā)現(xiàn)故障，但由于故障電弧探測器具有識(shí)別以上3種類型的故障電弧，所以通過廣泛的普及，可以有效防止由故障電弧引起的電氣火災(zāi)。

故障電弧檢測器不僅可以監(jiān)測電力線路，而且還可以監(jiān)測電力設(shè)備，它涵蓋了所有有可能引發(fā)電氣火災(zāi)的地方。同時(shí)，故障電弧型火災(zāi)監(jiān)測探測器是一種能夠有效預(yù)防短路電弧、接觸不良等故障的新型電子火災(zāi)檢測設(shè)備，它具有故障報(bào)警與保護(hù)雙重作用，具有其它保護(hù)設(shè)備無法取代的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前電氣火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)中檢測技術(shù)的重要組成部分。

重要的附加內(nèi)容。故障電弧檢波器將會(huì)在電力防火中起到重要的保護(hù)作用。

故障電弧檢測技術(shù)在國外早已被廣泛推廣和使用，在控制電氣火災(zāi)方面取得了良好的成效。典型產(chǎn)品是《電弧故障斷路器》 UL 1699標(biāo)準(zhǔn)的斷路器 AFCI。我國的這項(xiàng)技術(shù)還處在起步階段。國家 GB14287-4-2014標(biāo)準(zhǔn)的頒布，將有利于迅速推廣和進(jìn)入國內(nèi)的應(yīng)用市場，從而使我國的電氣火災(zāi)控制能力得到進(jìn)一步提高。

4故障電弧探測器安裝使用及注意事項(xiàng)

4.1故障電弧探測器的安裝與使用

故障電弧檢測器通常設(shè)置在配電線路的端部或電力設(shè)備的電源側(cè)。電力系統(tǒng)的主要保護(hù)對象為電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)。一般推薦在最終用戶的配電柜或某些高功率電器的電源上。

故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器隸屬于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，其本身具備監(jiān)控報(bào)警功能，同時(shí)也能滿足接入現(xiàn)有電氣火災(zāi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的要求。

4.2故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的注意事項(xiàng)

故障電弧型火警探測器的基本工作原理是通過對電回路中的電流和電壓的特征點(diǎn)進(jìn)行檢測，以區(qū)別正常電弧與故障電弧，需要在被監(jiān)控線路上的某個(gè)回路發(fā)生故障時(shí)，檢測器可以識(shí)別出故障電弧的特性，所以在被保護(hù)線路上安裝故障電弧探測器時(shí)，要盡可能地減少故障電弧探測器的分支。電氣火災(zāi)的早期通常為一個(gè)點(diǎn)，隨后逐步向內(nèi)擴(kuò)展，在小區(qū)域、多點(diǎn)布置時(shí)，采用了故障電弧檢測器。在檢測到電弧故障的情況下，可以在報(bào)警的過程中及時(shí)切斷故障點(diǎn)的電源，不會(huì)對其它電力設(shè)備造成任何影響。

5安科瑞故障電弧探測器

5.1概述

故障電弧探測器對接入線路中的故障電?。òü收喜⒙?lián)電弧、故障串聯(lián)電?。┻M(jìn)行有效的檢測，當(dāng)檢測到線路中存在引起火災(zāi)的故障電弧時(shí)，可以進(jìn)行現(xiàn)場的聲光報(bào)警，并將報(bào)警信息傳輸給電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)預(yù)警火災(zāi)發(fā)生的目的。

故障電弧集中顯示單元適用于工業(yè)與民用建筑中10KW及其以下的電氣線路，其保護(hù)線路長度不宜大于100米。產(chǎn)品遵循國標(biāo)GB 14287.4-2014。

5.2 應(yīng)用場合

適用于醫(yī)院、養(yǎng)老院、學(xué)校、商業(yè)建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂場所等等領(lǐng)域。

5.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4 系統(tǒng)功能

1）該系統(tǒng)可采集多個(gè)檢測器的剩余電流、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，并將“報(bào)警”指示燈點(diǎn)亮，顯示報(bào)警位置和報(bào)警類型，并記錄報(bào)警的時(shí)間，聲光報(bào)警持續(xù)不斷，直到按下“復(fù)位”鍵或觸摸屏上的“復(fù)位”鍵，對檢測器進(jìn)行遠(yuǎn)距離重置。還可以通過觸摸屏幕上的“消聲”按鈕來手動(dòng)地去除聲音警報(bào)。

2)在被監(jiān)控環(huán)路發(fā)出警報(bào)時(shí)，該控制輸出繼電器關(guān)閉，用以對被保護(hù)的線路或其它裝置進(jìn)行控制。

3)通信故障警報(bào)：在監(jiān)測裝置和接收到的任何一個(gè)檢測器之間出現(xiàn)通信失敗或檢測器自身出現(xiàn)故障時(shí)，在監(jiān)視器屏幕上對應(yīng)的檢測器會(huì)出現(xiàn)故障提示，并在該裝置上亮起黃色的“故障”指示燈，并發(fā)出故障警報(bào)。電源故障報(bào)警：在主電源或后備電源出現(xiàn)故障時(shí)，該系統(tǒng)還會(huì)發(fā)出聲音和光亮報(bào)警信號(hào)，并能顯示故障信息。

4）當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

5結(jié)束語

為了保證電力火災(zāi)的正常工作，必須運(yùn)用各種檢測技術(shù)對可能發(fā)生的電氣火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測，并對容易發(fā)生電氣火災(zāi)的區(qū)域進(jìn)行廣泛的布控；電力線路和電力設(shè)備是易發(fā)生電氣火災(zāi)的主要場所，應(yīng)當(dāng)將其列為重點(diǎn)監(jiān)控對象；而由短路、接觸不良、接地等故障引起的電弧是電氣線路和用電設(shè)備電氣火災(zāi)的重要因素，是當(dāng)前電氣防火工作中的一個(gè)空白。因此，應(yīng)積極大力推廣故障電弧型電氣火災(zāi)監(jiān)測探頭，減少其發(fā)生。

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