电气火灾监控探测器的设计与应用

许 宁, 曹锦瑞, 李华嵩

(ABB新会低压开关有限公司, 广东 江门 529100)



电气火灾监控探测器的设计与应用

许 宁, 曹锦瑞, 李华嵩

(ABB新会低压开关有限公司, 广东 江门 529100)

介绍了电气火灾监控探测器的设计原理,重点分析了电气火灾监控探测器的设计方法、系统构成和应用特点。提出电气火灾监控探测器作为电气火灾系统的重要组成部分,能够精确测量电气火灾危险参数,并发出报警及预报警信号,是预防电气火灾的最佳选择。

电气火灾探测器; 剩余电流; 温度; 通信网络

0 引 言

公安部消防局数据统计结果表明,重大火灾中因电气造成的火灾约占总数的30%,尤其是在重、特大火灾中电气造成的火灾比例达50%左右,其中低压电气线路火灾又占电气线路火灾的90%以上。

电气火灾发生的主要原因是电气短路,包括相间短路和单相接地短路。相间短路一般能够产生较大的短路电流,使过流保护装置动作而及时切断电源,因此较少发生电气火灾。单相接地短路可分为金属性短路和电弧性短路。金属性短路起火的危险不大,主要因短路电流大,过流保护装置在短路电流的作用下及时切断电源。电弧性短路由于故障点接触不良,未被熔融而迸发出电弧或电火花。由于发生电弧性短路的故障点阻抗较大,断路器难以动作,从而使电弧持续存在。据测,略大于0.5 A电流产生的电弧温度高达2 000～3 000 ℃,可引燃任何可燃物,而且电弧的维持电压低至20 V时可使电弧连续、稳定的存在。因此,发生电弧性短路的电弧常成为电气火灾的点火源[1-2]。

电气火灾监控探测器可探测电气线路中剩余电流和温度等危险参数,根据设定报警值发出声光报警信号,并通过通信网络与电气火灾监控设备组成电气火灾监控系统。

1 电气火灾监控探测器的设计原理

电气火灾监控探测器包括剩余电流探测和温度探测[3]。

1.1 剩余电流探测

剩余电流检测的基本原理是基于基尔霍夫电流定律。剩余电流检测原理示意如图1所示。当线路和用电设备都正常的情况下,各相电流的矢量和IA+IB+IC+IN=0,电流互感器的二次侧感应电流为0;当发生接地故障时,各相电流的矢量和IA+IB+IC+IN=Id,其中Id为接地故障电流(剩余电流)。

1.2 温度检测

温度检测由热电阻温度传感器和信号处理电路组成。温度检测电路原理如图2所示。

图1 剩余电流检测原理示意

图2 温度检测电路原理示意图

2 电气火灾监控探测器设计

电气火灾监控探测器(以ABB公司RTCM系列为例)作为电气火灾监控系统的底层探测部分,可实时探测电气线路中危险火灾参数,当被探测参数超过设定报警值时发出声光报警信号,并通过RS-485通信网络将报警信号传输到上层监控设备。电气火灾监控探测器主要具有剩余电流检测、温度检测、预报警、声光报警、RS-485通信、状态输入、控制输出等功能。

电气火灾监控探测器的系统构成如图3所示。

图3 电气火灾监控探测器的系统构成

2.1 电源单元

电气火灾监控探测器采用开关电源技术,输入电压为AC 80～280 V(50 Hz),电磁兼容性能符合国家相关标准,整机功耗小于7 W。

2.2 检测单元

电气火灾监控探测器具有1路剩余电流检测和4路温度检测功能。剩余电流检测精度为95%～100%,互感器自检功能和固有剩余电流校正功能使剩余电流检测更精准、安全。温度检测精度为90%～100%,温度探头安装灵活,可用于探测多个部位温度,实现对电气线路和电气装置的多方位监测。

2.3 通信单元

电气火灾监控探测器采用RS-485通信接口,Modbus RTU通信协议与上层监控设备实现互连互通,监控人员可集中监测火灾隐情。

2.4 状态输入单元和控制输出单元

电气火灾监控探测器具有1个状态输入接口,可用于检测断路器分/合闸状态,提供1个容量为AC 220 V(3 A)或DC 24 V(3 A)的无源节点,用于分断断路器或连接其他通断装置。

3 应用特点

电气火灾监控探测器与电气火灾监控设备可组成不同的电气火灾监控系统,以适应不同场合、不同容量和不同客户的需求。电气火灾区域监控系统示意如图4所示。

图4 电气火灾区域监控系统示意

对于电气火灾监控系统,中心控制系统的最大探测点数为6 300,区域监控系统的最大探测点数为63,灵巧性中心控制系统的最大探测点数为63。

电气火灾监控系统应用如图5所示。

图5 电气火灾监控系统应用

4 结 语

“十二五”发展规划中已明确将电气火灾预防与控制技术作为重点突破的技术之一,故研究电气火灾故障检测和早期预警技术非常重要,以实现电气故障的早期控制。

RTCM系列电气火灾监控探测器严格遵循国家标准研制,已经通过了沈阳消防所的CCC认证试验,具有应用灵活、稳定可靠、探测精准等特点,为用户提供了预防电气火灾的最佳选择。

[1] 电气火灾监控系统 :GB 14287—2005[S].

[2] 火灾自动报警系统设计规范:GB 50116—2013[S].

[3] 刘建,王永军.地下车库通用感烟探测器的探讨[J].现代建筑电气,2015,6(3):40-42.

Design and Application of Electrical Fire Monitoring Detector

XU Ning, CAO Jinrui, LI Huasong

[ABB (Xinhui) Low Voltage Switchgear Co., Ltd., Jiangmen 529100, China]

This paper introduced the principle of electrical fire monitoring detector,and emphatically analyzed the design method,system structure and application characteristic of electrical fire detector.It is pointed out that as the important part of electrical fire system,the electrical fire detector can detect the dangerous parameters of electrical fire,and sends the alarm and pre-alarm signal.It is a good choice for preventing the electrical fire.

electrical fire minitoring detector; residual current; temperature; communication net

许 宁(1983—),男,工程师,从事低压电器的研发和制造方面的工作。

曹锦瑞(1968—),男,高级工程师,从事低压电器的研发和制造方面的工作。

李华嵩(1975—),男,高级工程师,从事低压电器的研发和制造方面的工作。

TU 892

B

1674-8417(2016)08-0021-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.006

2016-12-08