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電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)原理在機場變電站中的應用
摘要:電氣火災一般是指由于電氣線路、用電設備及供配電設備出現(xiàn)故障性釋放的熱能,如高溫、電弧、電火花以及非故障性釋放的能量;如電熱器具的熾熱表面,在具備燃燒條件下引燃本體或其它可燃物而造成的火災,也包括由雷電和靜電引起的火災。
1 電氣火災的成因及現(xiàn)狀
電氣火災一般是指由于電氣線路、用電設備及供配電設備出現(xiàn)故障性釋放的熱能,如高溫、電弧、電火花以及非故障性釋放的能量;如電熱器具的熾熱表面,在具備燃燒條件下引燃本體或其它可燃物而造成的火災,也包括由雷電和靜電引起的火災。電氣火災主要包括以下四個方面:漏電火災,短路火災,過負荷火災,接觸電阻過大火災。
公安部消防局《中國火災統(tǒng)計年鑒》顯示:2010年火災事故中,電氣火災居首位,且所占比例呈上升趨勢,造成的損失十分慘重。事實上,電氣火災已成為消防安全的主要致災因素,不僅次數(shù)多、損失大,而且多年來一直居高不下。
二十世紀八十年代末,一些發(fā)達國家開始強制安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),起到了立竿見影的效果,其電氣火災占總火災的比例由原來的30%下降到了2%.由此可見,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的應用可以有效預防電氣火災的發(fā)生,保護人民生命財產(chǎn)安全。
2 相關標準
近年來,國家為了加大電氣火災監(jiān)控防范的力度,相繼制訂或修改了一批相關標準規(guī)范,加強對電氣火災的預防。主要有:
GB14287.1-2005:電氣火災監(jiān)控設備
GB14287.2-2005:剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器
GB14287.3-2005:測溫式電氣火災監(jiān)控探測器
GB50016-2006:建筑設計防火規(guī)范
GB50116-2008:火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范
GB16838-2005:消防電子產(chǎn)品環(huán)境試驗方法及嚴酷等級
GB50054-2011:低壓配電設計規(guī)范
3 電氣火災系統(tǒng)構(gòu)成
根據(jù)國標GB 14287—2005《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)》的要求,電氣火災系統(tǒng)由三部分組成。
電氣火災監(jiān)控設備:能接收來自電氣火災監(jiān)控探測器的報警信號,發(fā)出聲、光報警信號和控制信號,指示報警部位,記錄并保存報警信息的裝置。
剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器:探測被保護線路中的剩余電流值,數(shù)值越限后可發(fā)出聲光報警信息。
測溫式電氣火災監(jiān)控探測器:探測被保護線路中的溫度值,數(shù)值越限后可發(fā)出聲光報警信息。
4 電氣火災系統(tǒng)特點和工作原理
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的特點在于剩余電流電監(jiān)控方面屬于先期預報警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)不同,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)早期報警是為了避免損失,而傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)是為了減少損失。所以,這就是說為什么不管是新建或是改建工程項目,尤其是已經(jīng)安裝了火災自動報警系統(tǒng)的單位,仍需要安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)測量剩余電流和溫度兩個物理量。
剩余電流測量是根據(jù)基爾霍夫電流定律:在同一時刻,電路中流入和流出一個節(jié)點的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例(如圖1所示),將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器,當系統(tǒng)未發(fā)生漏電時,流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零,此時,剩余電流互感器感應出的二次電流也為0;當某相對大地發(fā)生漏電,此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零,其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災探測器,經(jīng)運算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU,經(jīng)過一系列算法后,對變化的幅值進行分析、判斷,并與報警設定值進行比較,若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。
溫度測量采用溫度傳感器,一般采用Pt100傳感器進行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩(wěn)定、量程范圍大,適合在現(xiàn)場監(jiān)測線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當溫度發(fā)生變化時,Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化,將該電阻信號傳輸?shù)诫姎饣馂奶綔y器,經(jīng)過一系列信號轉(zhuǎn)化和運算后,將最終結(jié)果同溫度報警定值進行比較,若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖見圖2。
5 系統(tǒng)設計注意事項和方法
5.1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測剩余電流和溫度兩類對象,在設計時應注意的基本要點
(1)關于剩余電流
由于剩余電流監(jiān)測的原理采用了基爾霍夫電流定律,所以,對所應用的低壓配電系統(tǒng)形式有一定要求。目前,可以應用剩余電流互感器的低壓配電系統(tǒng)有:TT系統(tǒng),IT系統(tǒng),TN-S系統(tǒng),不能使用在TN-C系統(tǒng)中。對將要設計安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的用戶,不管是新工程或舊工程改造項目,首先要調(diào)查核實該用戶低壓配電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地形式是什么,否則,設計安裝剩余電流互感器的點位進行檢測是根本無法施行的(如圖3所示)。
關于AC220V單相供電系統(tǒng),剩余電流互感器只要套住L/N兩根電源線即可,但要求中性線N此后不容許再接地。對于AC380V三相供電系統(tǒng),由于有三相三線制、三相四線制、三相五線制等使用狀況,則根據(jù)具體情況將剩余電流互感器同時套住A/B/C三相電源線,或同時套住A/B/C/N線。同理,要求中性線N此后不許再接地,保護線PE不得穿過互感器。
在系統(tǒng)接地的形式為TN-C型時工業(yè)自動化網(wǎng),必須將其改造為TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系統(tǒng)后,才可以安裝剩余電流檢測裝置。
(2)關于溫度
溫度測量與系統(tǒng)接地的形式無關,主要考慮包括線纜在內(nèi)的低壓配電裝置中關鍵部位的溫度,一般在二級保護的線路中應用。溫度探頭Pt100可采用接觸式布置法,當被檢測對象為絕緣體時,宜將探測器的溫度傳感器直接設置在被探測對象的表面。當被檢測對象為配電柜內(nèi)部溫度變化時,可采用非接觸式布置,靠近發(fā)熱部件。
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