浅谈电气防火限流式保护器在火灾预防中的应用

张星

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】近几年来，电气火灾事故频发，特别是在人烟稀少的地方发生电气火灾，不仅造成了重大人员伤亡和财产损失，而且影响到社会的和谐与稳定。造成电气火灾事故的主要原因是有关单位在执行消防安全主体责任不到位、消防安全管理制度不健全、日常消防管理水平低、员工消防安全意识淡薄等问题。针对这一情况，各有关单位要认真开展生产作业场所特别是人员密集场所的火灾隐患排查治理工作，深入分析火灾发生的主要原因，制定科学有效的预防措施。

【关键词】电气火灾；消防设计；消防安全。

1电引火源。

电器火灾是由电气引燃引起的火灾，电气引燃来源的主要形式有：危险温度、电火花、电弧。

1.1危险温度。

电力设备或线路所产生的热量与电流的平方，导体的电阻，时间成正比，如果电流产生的热量不能及时散发出来，就会导致温度异常升高，进而引发火灾。温度危险的成因主要有以下6个方面：

第一，短路。当线路短路时，电流比正常情况多几倍甚至几十倍，温度会急剧升高。引起短路的原因包括：在电气设备安装、检修过程中，电线、电气设备或线路在运行时发生绝缘老化、变质、丧失绝缘能力、导尘、纤维、动植物等。

二是过载。超负荷的原因主要有：电气线路或设备的设计选择不当，或未考虑到足够的裕量；电气设备或线路使用不当，超负荷或持续超负荷，或超负荷工作，超出线路或设备的设计能力；设备故障导致设备和线路负荷过重；电回路谐波会引起线路电流过载。

第三，漏电。漏电流集中于某一点时，会造成较严重的局部发热，引发火灾。

第四，接触不良。在电力线路或电器设备中电路连接部分是系统的薄弱环节，是产生危险温度的主要部位之一。电接点连接不牢固，焊接不良，或者接合处夹杂杂物，都会增加接触电阻，从而引起接头过热。

第五，电压异常。超高压和超高压都是异常的电压。当电压太高，铁心发热增大，电压过低时，可引起电机堵转，电磁铁钩铁吸不上，使线圈电流大大增大而发热。

六是其它理由。机器故障，铁心过热，散热不良，电热器具及照明器具，电磁辐射能等。

1.2电火花与电弧。

电火花是由大量电火花聚集在一起形成的电极间击穿放电。电弧与电弧不仅可引起可燃物燃烧，也可使金属熔化、飞溅，构成危险火源，甚至引发爆炸。ECM、ECM分为工作电弧、工作电弧、事故电弧。工频电火花电弧是指在电力设备正常或正常运行时产生的电火花，如刀闸开关、断路器、接触器、当控制器连接或断开线路时，会产生电火花，插头在拔出或插入时产生火花，在换向器或滑环的滑动接触处，电机电刷等电火花。意外电火花和电弧是在线路或设备故障中产生的火花，如绝缘损坏、导线断裂、连接松动引起的短路、接地引起的火花、熔丝熔断时的火花等。

2典型事故原因分析。

通过对典型火灾进行系统安全性分析，找出事故原因，有助于相关部门采取有针对性的预防措施。举例来说，2017年11月18日，北京市大兴区红星美凯龙小区一栋楼房发生火灾，导致聚福缘公寓19人死亡，8人受伤，经济损失惨重。经过调查发现，事故的直接原因是冷库制冷设备调试时，所覆盖的聚氨酯保温材料内为冷库压缩冷凝器供电的铝芯电缆的电气故障引起短路，引燃周围可燃物，可燃物燃烧产生的一氧化碳等有毒有害气体蔓延导致人员伤亡。对于这次事故，从“人”“物”“管理”“环境”4个方面来分析(见图1)，可见，存在的问题主要有违规操作、违章建筑、安全意识差、疏散自救能力差等；“物”问题主要包括：电缆短路、消防设计、设施和结构缺陷、电气保护故障、绝热材料易燃等；“管理”问题主要包括消防体系不健全、非法出租、监督检查不力、消防责任制不落实等。突发公共卫生事件应急管理教育培训不足等；“环境”问题主要是通风不良、烟气有毒、人员密集等。

图1火灾因果分析图

3预防对策

3.1保证电气安全设计及产品安全。

确保建筑工程电气安全设计及电气产品质量安全，是防止电气火灾发生的根源。在这方面，各有关单位，一是要严格对人员密集场所的消防安全设计审核和验收，严格电器产品及其线路的施工验收。二是严查建设单位存在的问题和隐患，如不按设计图纸施工、偷工减料、使用劣质电线和质量不合格电器产品。第三，要规范消防设施的设计与建设，配备合格的消防设备，根据需要设置电气火灾监测系统。第四，严格执行电子产品生产企业的资质审批、认证管理，严查无证非法生产、假冒产品。五是严格查处电线电缆、开关插座等生产企业在绝缘、阻燃原料、线芯材料、线径等方面不达标或降低生产标准的违法行为，严查质量不合格电器产品在工程上使用和安装。

3.2加强电器使用安全管理。

有关单位应严格按照电气设备的技术要求，正确使用电气设备，及时进行定期检查、维修，加强电气安全隐患排查治理，特别是对人员密集的场所，有关单位要严格排查电气线路敷设不规范，在电力负荷超负荷、插座数量不足、没有设置短路保护装置、私拉乱接电线、使用无证电器产品等问题，防止施工不规范造成电线绝缘层损坏、电缆井(沟)封闭不严密等隐患。对电力安全隐患整治难度较大的，要实行挂牌督办，限期整改。与此同时，各有关单位也要积极推行“智慧用电”。我们所说的“智能电力”，是一种以大数据为基础的电气火灾隐患治理系统，它能对电气火灾及其他涉电安全隐患进行精确定位和精确排查。它主要是用智能传感器终端对影响电线电缆温度、电流、剩余电量等火灾发生的主要因素进行实时监控，再利用物联网技术采集上电线路的实时运行数据，利用大数据技术对故障原因进行分析，并且把隐患信息实时推送到各供电单位和管理人员的手机终端，监督管理部门对隐患信息进行监督，向监管部门提供消防风险评估报告，实现从发现、监督到治理的有效闭环，降低电气火灾和其他涉及电力安全的事故。

3.3对相关人员进行安全教育培训。

第一，各有关单位要保证电工持证上岗，并定期进行教育培训。二是加强电气设备管理、使用与维修等相关从业人员的安全教育培训、考核和管理，完善电气相关资质证书的发放、考核机制，切实提高电气从业人员的技术水平。第三，监管部门要以各种形式对安全用电进行宣传教育，利用各种媒体宣传安全生产事故及火灾教训，普及安全用电知识。

3.4加强应急管理。

有关单位，特别是管理单位，特别是人员密集场所，要按照法律、法规的要求，制订消防、电气火灾专项应急预案，确保其科学、高效、实用；配备报警器及必要的应急救援装备；说明其使用方法，明确指出安全疏散通道、路线、确保安全通道、出口通畅；应定期进行检查，保持警报系统及紧急救援设备、设施的完好，保证正常使用。与此同时，各有关单位也应积极组织进行必要的应急演练，让员工掌握必要的自救、互救和急救知识。

4.限流保护装置在电气火灾中的应用。

4.1限流保护装置的性能和使用方案。

4.1.1限流保护装置设计

电控防火限流保护装置能有效地克服传统断路器、空气开关及监测装置存在的短路电流大、断断短路电流长的问题，由于短路引起的电弧火花大，以及寿命短等缺点，出现短路故障时，可迅速限制短路电流以微秒级的速度实现灭弧保护，从而显著降低电气火灾事故，在使用场所保证人员和财产安全。

安科瑞公司ASCP200-1型电气防火限流保护装置的主要部件是固态开关，与传统家庭中的空气开关(微断)有所不同。传统空气开关的断开是一个机械运动过程，分断时间需要几十毫秒(一般为30~50ms)，带负荷断开时常伴有电弧。固体开关的断开主要依靠半导体内部的载流子运动来实现，具有微秒级的分断，不需要有电弧。

从图1可以看出，当短路故障发生时，传统的空气开关不会在电流上升到C点时动作，不能瞬时切断电流，固态开关在电流上升到B点时，可瞬间切断短路电流。
 

图2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型电气防火保护装置是一种单相限流保护装置，额定电流大于63A。其主要职能是：

A)短路保护功能，线路发生短路故障时，可在150微秒内实现快速限流保护；

B)过载保护功能，线路持续超负荷时，限流保护；

表内超温保护功能，当保护器内部设备工作温度太高时，

保护限流保护装置；

D)过/欠压保护功能，线路欠压或过压时，保护器报警或限制电流限制(可设置)；

E)电缆温度监控功能，当被测电缆温度超过报警设置值时，保护器警报或限流保护(可设置)；

F)漏电流监测功能，当线路漏电超过报警设定值时，保护器警报或限流保护(可设置)；

通信功能，保护装置配有1路RS485接口，1路2G无线通信，可向安科瑞公司Acrel-6000安全云平台或第三方监控软件或平台传送数据，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3 ASCP200-1家用防火解决方案安装示意图

4.1.5使用注意事项

当电流保护被选择时，限流型保护装置设定的额定电流应与其前一级断路器的额定电流相一致。举例来说，当限流保护器输入端断路器额定电流为32A时，限流保护装置的额定电流应设在32A。为了保证限流保护装置的正常使用，禁止在其前端断路器的额定电流不匹配的配电线路上使用。

ASCP200系列节流保护器采用壁挂式安装，既可挂墙安装，也可安装在箱体内，保证安装地点无滴水、有腐蚀性化学气体及沉淀物，并注意环境温度及散热。

为了保证连接的可靠性，接线时应按接线图进行，同时为了避免接头处的接触电阻过大，造成局部过热，还可防止由于接触不良而造成保护器工作不正常，线头应用适当尺寸的U型冷压头压接后，再次插入保护器对应的端子上，然后紧固螺丝。

保护装置内装有交流电源，禁止非专业人员擅自打开产品外壳。保护装置在运行过程中，如果被保护线路发生短路或过载故障而受到限流保护，保护器仍然处于带电状态，不得随意碰碰用电线路的金属部分。待检线路，并排除故障后，长按保护器复位键约2秒钟，使保护器恢复正常工作时。

在超温状态下保护器发生限流保护时，可能是由于加载电流过大，环境温度太高，或者通风散热差等原因造成的，可以通过加强通风等，等保护器温度下降，再长按复位键，使保护器复位，恢复正常工作。

作者简介：张星，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，手机：[phone]（同微信） QQ：3008021209   邮箱：3008021209 @qq.com


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