故障電弧探測器在建筑電氣的設計與應用

【摘要】： 電氣設備是建筑中的一部分，具有極為重要的作用和意義，在應用過(guò)程中不僅能夠提升建筑本身實(shí)用性能，而且可為消費者提供更加優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。但設備一旦在運行過(guò)程中出現故障，不僅會(huì )影響居民正常生活，還會(huì )產(chǎn)生安全隱患，威脅人身安全。因此對設備電弧進(jìn)行保障顯得極為重要。本文主要對建筑電氣故障電弧保護設計進(jìn)行分析探究，闡述電弧保護基本原理。

【關(guān)鍵詞】：建筑電氣；故障電弧探測器

1 引言

隨著(zhù)中國經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，城市建設越來(lái)越快，進(jìn)入城市的人口越來(lái)越多，城市建設逐漸向高密集型、智能化方向發(fā)展，現代大體量建筑、公眾集聚場(chǎng)所建筑和一類(lèi)高層建筑越來(lái)越多，隨之而來(lái)的火災隱患也在大大增加。電氣設備在使用過(guò)程可能因自身故障引發(fā)安全事件，從而造成難以估量的后果。究其原因發(fā)現，設備設計、制造、 安裝以及后期使用維護、電氣設備故障、線(xiàn)路老化等均是導致安全事件出現的主要因素?；诖?，一定要對電氣設備使用給予足夠重視，為內部電弧增添相應保護設施，以免電氣設備功能受到影響。

2故障電弧相關(guān)標準

為了減少電氣火災的發(fā)生，特別是對末端負載的故障電弧進(jìn)行檢測，我國針對故障電弧檢測出臺了一系列的標準和政策。

l 《故障電弧探測器》GB14287.4-2014

由上述國標要求可知：故障電弧主要針對的是末端負載，負載功率在10KW以下。

l 《火災自動(dòng)報警系統設計規范》GB50116-2013

9.1.6 電氣火災監控系統的設置不應影響供電系統的正常工作，不宜自動(dòng)切斷供電電源。

9.2.4 具有探測線(xiàn)路故障電弧功能的電氣火災監控探測器，其保護線(xiàn)路長(cháng)度不宜大于100m

12.4.6 電氣線(xiàn)路應設置電氣火災監控探測器，照明線(xiàn)路上應設置具有探測故障電弧功能

的電氣火災監控探測器。

12.4.6條文說(shuō)明 高度大于12m的空間場(chǎng)所的隱患就是電氣火災，因此設置電氣火災監控系統。照明線(xiàn)路故障引起的火災占電氣火災的10％左右，此類(lèi)建筑的頂部較高，發(fā)火災在不容易被發(fā)現，也沒(méi)法在其上面設置其他探測器，只有設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器，才能保證對照明線(xiàn)路故障引起的火災的有效探測。

由上述國標要求可知：故障電弧主要針對的是末端的照明回路，且檢測回路長(cháng)度不超過(guò)100米。

3故障電弧產(chǎn)生原因及危害

故障電弧是指由于電氣線(xiàn)路或設備中絕緣老化破損、電氣連接松動(dòng)、空氣潮濕、電壓電流急劇升高等原因引起空氣擊穿所導致的氣體游離放電現象。故障電弧發(fā)生時(shí)，其中心溫度可高達3000 ℃左右，并伴隨有金屬?lài)姙R物，足以引燃任何可燃物，引發(fā)電氣火災，對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成危害。

①電弧的分類(lèi)

電弧分為好弧與壞弧，好弧是指電路正常時(shí)產(chǎn)生的火花，例如，插頭脫離插座時(shí)生成的電弧會(huì )快速熄滅，并不會(huì )對設備造成負面影響，這類(lèi)電弧不會(huì )威脅設備以及使用人員生命安全。壞弧主要是因線(xiàn)路老化、空氣潮濕、短路等因素所導致。根據電弧出現時(shí)電流大小不同，可將電弧細分為大電弧及小電??；若將故障出現位置作為劃分標準，又可分為串聯(lián)電弧故障、并聯(lián)電弧故障等。

②故障電弧探測器檢測原理

探測器通過(guò)對電路中電弧電流的檢測、處理、分析，判 別故障電弧是否發(fā)生及持續，決定是否需要分斷電路及發(fā)出警報。探測器采用智能微控制器(MCU)作為控制中樞，對電流互感器線(xiàn)圈采集到的微弱電流信號進(jìn)行實(shí)時(shí)波形處理，分析波形特點(diǎn)， 并與存儲的電弧故障波形數據庫進(jìn)行比較、判別，確認電弧故障是否發(fā)生。 通常，探測器需具備如下特性： 其一，準確的電弧電流檢測功能（mA 級）。其二，快速的電弧 波形分析能力（ms 級）。其三，準確的故障波形特征庫，并有一定“學(xué)習"功能，能準確判斷不同負載下的串聯(lián)或并聯(lián)電弧故 障。其四，可靠的動(dòng)作特性，發(fā)生串、并聯(lián)電弧故障時(shí)快速分 斷電路，電路正常工作時(shí)不誤動(dòng)作，進(jìn)而保障供電連續。

4安科瑞一站式保護方案

在末端電箱設置故障電弧探測器

系統組網(wǎng)圖如下：

5 結束語(yǔ)

伴隨時(shí)代發(fā)展變化以及社會(huì )進(jìn)步，電氣設備已經(jīng)成為現代建筑的一部分，是決定建筑安全性、實(shí)用效果的關(guān)鍵因素。但設備在運行過(guò)程中偶爾會(huì )出現一些故障，在影響居民日常生活的同時(shí)可能會(huì )造成難以估量的后果，這種情況之所以出現主要是因電弧的產(chǎn)生。由此可見(jiàn)，對其進(jìn)行深入研究分析并設計電弧保護具有極為重要的意義與作用，能夠有效降低故障出現概率，延長(cháng)生命周期，減少故障維修時(shí)投入的資金成本，具有極為顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1].李瑩瑩.建筑電氣故障電弧保護設計分析.中國科技投資

[2].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版

[3].GB 14287.4-2014 故障電弧探測器[S].

[4].GB 50116-2013 火災自動(dòng)報警系統設計規范[S].

作者簡(jiǎn)介：柏為為，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，