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王蘭
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】在建筑建設(shè)過(guò)程中，電氣線路工作的穩(wěn)定性直接影響到整個(gè)建筑的安全性與可靠性。從電氣線路的功能性來(lái)看，其主要具有電能傳輸和信息傳遞的功能。但是在建筑的建設(shè)和使用過(guò)程中，電氣線路火災(zāi)是一個(gè)非常常見的問(wèn)題，一旦出現(xiàn)電氣線路火災(zāi)問(wèn)題，一方面會(huì)造成建筑內(nèi)設(shè)備無(wú)法正常工作，另一方面可能會(huì)讓更多的易燃物被引燃,進(jìn)而造成嚴(yán)重的火災(zāi)。從原因來(lái)看，主要分為自身原因及外部原因兩個(gè)方面。自身原因一般是指電氣線路出現(xiàn)短路、過(guò)載和漏電等問(wèn)題，外部原因則主要指環(huán)境因素和人為因素等造成的火災(zāi)。因此，本文針對(duì)建筑電氣防火進(jìn)行探討，希望能夠?yàn)榻窈笪覈?guó)建筑電氣防火水平的提升提供參考。
【關(guān)鍵詞】建筑電氣；電線電纜；電氣火災(zāi)；阻燃電纜；阻燃耐火電纜
0前言
近些年來(lái)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)了飛速的發(fā)展，高層建筑、綜合性建筑數(shù)量越來(lái)越多。在《火災(zāi)分類>(GB/T4968-2008)的規(guī)定中，把E類定義為帶電火災(zāi)，指的是由于帶電物體燃燒而引起的火災(zāi)。通常來(lái)講，引起電氣火災(zāi)多的原因是電氣設(shè)備使用不合理或針對(duì)電氣線路沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行處理。因此，本文針對(duì)建筑電氣火災(zāi)的預(yù)防進(jìn)行探討，這對(duì)于控制電氣火災(zāi)，避免經(jīng)濟(jì)損失有著非常重要的意義。
1實(shí)現(xiàn)電氣線路防火的基本要求
1.1線路材質(zhì)的要求
不同的電氣線路在不同的工作環(huán)境中往往在電壓、溫度、濕度等方面有不同的參數(shù)要求。因此在對(duì)電氣線路材質(zhì)進(jìn)行選擇的過(guò)程中，須結(jié)合實(shí)際情況，綜合考量電壓、溫度、濕度、海拔和風(fēng)力等多方面因素，在節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本的基礎(chǔ)上，合理確定電線電纜的材質(zhì)及其橫截面，既要確保電線線纜能夠滿足實(shí)際的工作需求，也要避免電氣線路在實(shí)際的工作過(guò)程中出現(xiàn)短路、漏電和過(guò)載等問(wèn)題。在對(duì)導(dǎo)體橫截面積進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要結(jié)合計(jì)算結(jié)果和實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，預(yù)留出足夠的負(fù)荷余量。在對(duì)導(dǎo)體材料進(jìn)行選擇的過(guò)程中，通常有鋁導(dǎo)體、銅導(dǎo)體和銀導(dǎo)體可供選擇，但是綜合經(jīng)濟(jì)因素和工作需求往往選擇鋁導(dǎo)體和銅導(dǎo)體。特別是在一些特定的工作環(huán)境中，如需要保障電源、一兩次回路和電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁回路等長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，需要在腐蝕性強(qiáng)、溫度較高等環(huán)境進(jìn)行工作的，則需要選擇銅導(dǎo)線。對(duì)于經(jīng)常需要非專業(yè)人員進(jìn)行接觸的線路，例如居民住宅和公共建筑中的線纜等，和導(dǎo)線截面面積小于6mm2的線纜，也不建議使用鋁芯導(dǎo)體的線纜。鋁芯導(dǎo)體的線纜通常應(yīng)用于對(duì)鋁材料腐蝕度較小的環(huán)境中。
電線電纜主要包括普通電線電纜、阻燃電線線纜和阻燃耐火電線電纜。其中，普通電線電纜有包括聚氯乙烯電線電纜、交聯(lián)聚乙烯電線電纜(如圖1)和橡膠電線電纜(如圖2)。特別是橡膠電纜，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠承受住嚴(yán)寒環(huán)境的考驗(yàn)，而且具有非常好的彎曲性，能夠滿足高差較大甚至是垂直敷設(shè)要求。同時(shí)，橡膠電纜還大多應(yīng)用于移動(dòng)電氣設(shè)備的電器線路中。交聯(lián)聚乙烯電線電纜的特點(diǎn)是在實(shí)際工作過(guò)程中，即使發(fā)生燃燒也不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，缺點(diǎn)是并不具有阻燃性。因此，交聯(lián)聚乙烯電線電纜大多應(yīng)用于對(duì)環(huán)境清潔度有較高要求的工業(yè)環(huán)境中；麋氯乙烯電線電纜是現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的一種電線電纜，但其缺陷在于一旦發(fā)生燃燒會(huì)產(chǎn)生大量有毒氣休，因此不適用于人口密集的場(chǎng)所。
圖1阻燃交聯(lián)聚乙烯電線電纜
圖2阻燃橡膠電線電纜
在對(duì)阻燃電纜的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程中，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，即發(fā)煙性和氧指數(shù)。根據(jù)阻燃電纜的發(fā)煙性進(jìn)行劃分，可以將阻燃電纜劃分為普通型阻燃電纜、無(wú)鹵阻燃電纜和低煙低鹵阻燃電纜三種。在電線電纜鋪設(shè)的過(guò)程中，如果有將電線電纜成束敷設(shè)的需求，則一般采用阻燃電纜。除此之外，在電線電纜鋪設(shè)的過(guò)程中，阻燃型電纜與非阻燃型電纜通常不在同一通道內(nèi)使用，而且同一通道內(nèi)的阻燃線纜必須確保是同一等級(jí)。
根據(jù)阻燃線纜的絕緣材質(zhì)進(jìn)行劃分，可以將阻燃耐火電纜劃分為有機(jī)型阻燃耐火電纜與無(wú)機(jī)型阻燃耐火電纜兩種。與阻燃電纜相比，阻燃耐火電纜的特點(diǎn)是在出現(xiàn)線路火災(zāi)的情況下，電氣線路仍然可以正常運(yùn)行。
1.2提升電氣防火水平的保護(hù)措施
首先要確保電線線纜選擇的合理性，其次要結(jié)合實(shí)際的敷設(shè)環(huán)境和電線電纜的工作要求，選取合理的線纜類型，后則是要加強(qiáng)對(duì)線纜敷設(shè)施工的監(jiān)督和管理，提升線纜敷設(shè)的質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)電線電纜的保護(hù)，做好電氣火災(zāi)的預(yù)防工作。
2用電設(shè)備的防火要求分析
2.1照明器具的使用要求
針對(duì)照明器具的使用，在防火方面可以從器具的選擇方面入手。在燈具選擇方面，可以選擇閉合型、封閉型和密閉型等燈具，在特殊使用場(chǎng)景中，例如爆炸風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域，可以選擇防爆型燈具，在具有腐蝕性風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中，可以使用密閉型燈具。
2.2電氣裝置的使用要求
針對(duì)電氣裝置的防火，主要從開關(guān)、熔斷器、繼電器和接觸器等方面進(jìn)行入手。結(jié)合實(shí)際的使用場(chǎng)景和使用需求，選取符合防火條件的電氣裝置部件，從而實(shí)現(xiàn)電氣裝置防火性能的提升。
3限流式保護(hù)器在電氣防火的應(yīng)用
3.1限流式保護(hù)器的功能及應(yīng)用方案
3.1.1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)的安全。
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(guò)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(wú)電弧產(chǎn)生。
如圖2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(wú)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3短路故障前后電流與時(shí)間關(guān)系圖
從流過(guò)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)。
3.1.2 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(guò)載保護(hù)功能，線路持續(xù)過(guò)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(guò)高時(shí)，
保護(hù)器限流保護(hù)；
D）過(guò)/欠壓保護(hù)功能，線路欠壓或過(guò)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(guò)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(guò)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(wú)線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺(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。
3.1.3 ASCP200-1技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) | |
輸入電壓 | AC 85~265V，45~65HZ | |
功耗 | 功耗≤5VA（無(wú)負(fù)載情況下） | |
額定電流 | 0~63A可設(shè)置 | |
短路保護(hù)時(shí)間 | <150μs | |
過(guò)載保護(hù) | 動(dòng)作范圍：110%~140%；動(dòng)作延時(shí)：3~60s | |
過(guò)壓保護(hù) | 動(dòng)作范圍：100%~120%；動(dòng)作延時(shí)：0~60s | |
欠壓保護(hù) | 動(dòng)作范圍：60%~100%；動(dòng)作延時(shí)：0~60s | |
線纜溫度監(jiān)測(cè) | 監(jiān)測(cè)范圍 | -20~120℃（精度±2℃） |
報(bào)警設(shè)置 | 動(dòng)作范圍：45~110℃；動(dòng)作延時(shí)：0~60s | |
漏電流監(jiān)測(cè) | 監(jiān)測(cè)范圍 | 20~1000mA（精度：±2%或±5mA） |
報(bào)警設(shè)置 | 動(dòng)作范圍：30~1000mA；動(dòng)作延時(shí)：0~60s | |
故障記錄 | 20條記錄（故障類型、故障值、故障時(shí)間） | |
報(bào)警方式 | 聲光報(bào)警（其中聲音可以通過(guò)消音按鍵消除） | |
通訊 | 1路RS485接口，Modbus-RTU協(xié)議；1路2G無(wú)線通訊 | |
安裝使 用環(huán)境 | 工作場(chǎng)所 | 無(wú)雨雪直接侵襲、無(wú)腐蝕性氣體、粉塵，無(wú)劇烈震動(dòng)的場(chǎng)所 |
工作環(huán)境溫度 | -10~+55℃ | |
相對(duì)濕度 | 空氣的相對(duì)濕度不超過(guò)95% | |
海拔高度 | ≤2000m | |
3.1.4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3所示：
圖4 ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖
3.1.5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(wú)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(guò)大而導(dǎo)致局部過(guò)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(guò)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(guò)大，環(huán)境溫度過(guò)高或通風(fēng)散熱不良等原因?qū)е?，可通過(guò)加強(qiáng)通風(fēng)等措施，等保護(hù)器溫度降下來(lái)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。
4結(jié)語(yǔ)
總的來(lái)講，電氣火災(zāi)現(xiàn)階段在我國(guó)每年火災(zāi)事件中占非常大的比例，一旦出現(xiàn)建筑電氣火災(zāi)事件，不但會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅到住戶的生命安全。從電氣火災(zāi)產(chǎn)生的原因來(lái)看，其主要是線路短路、過(guò)載和漏電等問(wèn)題造成的。因此，想要從根本上提升建筑電氣防火水平，一方面要針對(duì)電線電纜的特點(diǎn)、工作環(huán)境和工作需求，合理選擇電線電纜，另一方面在電氣設(shè)備使用的過(guò)程中，必須采取正確的使用方案，加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備的維護(hù)和檢修，提升電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。
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