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RCD及电气火灾监控系统设计易错问题评析(二)

发布时间:2015-9-18 9:47:36  作者:力安科技

  RCD及电气火灾监控系统设计易错问题评析(二)

  5住宅总电源进线断路器的漏电动作电流值选择不当

  评析:这是设计通病。每幢住宅(或每单元干线)的总电源进线断路器应具有漏电保护功能。这是因为接地故障引发的电弧性短路是常见多发的电气火灾起因,但电弧性短路电流小(一般为同点三相短路电流的1/2~1/4),一般的断路器和熔断器不能动作,或不能及时切断电源,而具有漏电保护功能的断路器,其对电弧性短路电流有较高的动作灵敏度,能及时切断电源,防止电气火灾的发生。

  在设计中,对于漏电动作电流值的选取常出问题,应按以下要求执行:

  1)当住宅部分建筑面积小于1500m2(单相配电)或4500m2(三相配电)时,漏电断路器的漏电动作电流Iz为300mA;

  2)当住宅部分建筑面积为1500~2000m2㎡(单相配电)或4500~6000m2(三相配电)时,漏电断路器的漏电动作电流Iz为500mA;

  3)当住宅部分建筑面积超过6000m2时,应多路配电,并分别设置漏电保护断路器,或在总配电柜的出线回路上分别装几组漏电断路器(此点容易忽视,需引起注意);

  4)住宅建筑物的电源进线或配电干线分支处,应设置报警式漏电保护装置RCD,且只发出报警信号不跳闸,以保证供电连续性;

  5)凡带消防用电设备的回路不能装设作用于切断电源的漏电保护装置,应设报警式漏电保护装置。除了在配电柜上显示照明总进线处的漏电断路器的事故报警之外,还应将报警信号送至值班室,在值班室设声光报警器。

  6多级装设的RCD,其时限和剩余电流动作值无选择性配合

  评析:多级装设RCD时,在动作时限(Δt)和额定剩余电流动作值(IΔn)方面应有选择性配合,以防止RCD误动,减少停电故障范围。选择性配合应符合以下两个条件:In(RCD1)≥3IΔn(RCD2)Δt(RCD1)>Δt(RCD2)+Δt(CB2)式中IΔn(RCD1)——上一级RCD额定剩余动作电流;IΔn(RCD2)——下一级RCD额定剩余动作电流;Δt(RCD1)——上一级RCD动作时间;Δt(RCD2)——下一级RCD动作时间;Δt(CB2)——下一级低压断路器动作时间(必须包括保护电器的固有分断时间)。

  为满足条件,有必要知道组合的全部分断时间,进行现场的实际测试;或者由RCD生产厂商提供选择性配合原则。如施耐德公司对RCD的选择性配合提出了两个条件:IΔn(RCD1)≥3IΔn(RCD2)RCD1的延时设置>RCD2的延时设置+1级7RCD的类型选择不当

  评析:根据新《民规》(JGJ16-2008)7.7.10-9,RCD类型的选择应符合下列要求:

  1)用于电子信息设备,医疗电气设备的剩余电流动作保护器应采用电磁式;

  2)用于一般电气设备或家庭用电器回路的剩余电流动作保护器宜采用电磁式或电子式。

  电磁式漏电动作保护器(ELM)特点如下:

  电磁式漏电保护器没有放大部件。当其监测部件检测到漏电电流,而且达到规定值时,该部件的输出就能使脱扣机构动作,推动执行部件分断主电路。由于监测部件检测到的电流仅数毫安至数百毫安,故其二次输出很难迫使脱扣机构动作。为此,要求零序电流互感器非常灵敏,并且其检测功能既准确又稳定。同时,因互感器的输出功率一般不超过1mVA,所以脱扣器也必须高度灵敏,即其动作功率只需数十至数百微伏安。这样,就必须采用消磁释放式脱扣器。

  上述要求使得互感器和脱扣器的磁导体都必须采用价格高昂的高导磁材料(薄膜合金)制造,同时工艺既复杂,又精密,还需进行仔细处理。无疑,这些都使得整个漏电保护器的成本提高了不少,但可靠性很高。

  电子式漏电动作保护器(ELE)特点如下:

  鉴于检测部件输出的功率往往很小,而漏电脱扣器却又希望有较大的输入,为解决此矛盾,便在两者之间增加了一个电子放大部件,这就构成了电子式漏电保护器。放大部件使得推动脱扣机构的功率能够达到数百毫伏安,这样,漏电脱扣器便采用简便的拍合式,用普通磁性材料就可制造了,而且互感器也可以设计得小些。于是,整个漏电保护器的成本就降低了,适合中国国情需要。

  为保证电子式漏电保护器动作的可靠性,其电子放大部件自然是采用集成电路器件组装为宜。当然,电子式的可靠性还是不如电磁式。

  8如何正确把握RCD火灾监控系统的设计标准和配置要求

  评析:短路是引起电力系统严重故障和电气火灾的重要原因之一。短路的主要原因是电器设备的载流部分绝缘破坏。造成绝缘破坏的因素有:

  (1)电器装置安装时造成;

  (2)电器装置投运后维护不周,未能定期进行预防性实验和清扫;

  (3)绝缘因陈旧老化而损坏;

  (4)电气绝缘强度不够,装置投运后遭电击穿;

  (5)线路过电压或遭受直接雷击;

  (6)绝缘被破坏、电缆碰伤等机械损伤;

  (7)运行操作人员不遵守安全操作规程或者进行负荷拉闸(隔离开关)等误操作;

  (8)电器装置检修后未拆地线送电,造成弧光短路;

  (9)鸟类等跨接裸露的载流导线。

  接地故障属短路的一种,指的是相线对地或与地有联系的导体之间短路,如相线与PE线(或设备金属外壳)之间短路。当发生接地故障时,其短路电流不大,一般为同点三相短路电流的1/2~1/4,此时保护装置不一定发生动作,这样使短路(漏电)点产生大量的热量,局部温度高达2000~3000oC,极易引燃周围物体,这种短路电弧往往成为火灾的点火源。

  因此,接地电弧性短路是常见多发的电气火灾起因。为此《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(2005年版)9.5.1规定:高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。

  电气火灾监控系统即是针对电力系统发生接地电弧性短路或过电流超温可能引发的火灾而设置的火灾监控系统,由监控主机、现场监控器(控制模块)、末端剩余电流、温度(过电流)探测器或其组合构成,经信号传输二总线  连接。

  目前,设计人员往往对电气火灾监控系统,特别是剩余电流式RCD火灾监控系统的设计标准和配置要求不清楚或很随意。下面重点谈谈这方面的执行要点。

  新《民规》13.12要求,为防范电气火灾,民 用建筑物的配电线路设置防火剩余电流动作报警系统时,应符合下列规定:

  1)火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物的配电网络,应设置防火剩余电流动作报警系统;

  2)除住宅外,火灾自动报警系统保护对象分级为一级的建筑物的配电线路,宜设置防火剩余电流动作报警系统。

  3)火灾自动报警系统保护对象分级为二级的建筑物或住宅,应设接地故障报警并应符合本规范第7.6.7条的规定。

  设计要点与难点:防火剩余电流动作报警系统(简称LFS200),是近年发展起来的电气消防新系统,主要用于防范由于剩余电流或过热而引发电气火灾,适用于交流50Hz额定电压0.4kV以下、电源中性点直接接地的配电系统使用,不适用于相间或相导体与中性导体之间因短路引发的电气火灾事故的保护、人员直接接触、间接接触的剩余电流安全保护。

  大楼是否需设置该系统以及如何设计是当前建筑电气设计中的热点和焦点问题。力安科技认为,应根据大楼的使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等,先对照《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116)对大楼进行保护对象的分级,再确定是否设计防火剩余电流动作报警系统、如何设置的问题。

  LFS200电气火灾监控系统按用途分为剩余电流式、测温式,按工作特性分为独立型、总线型。独立型不需主机就可以完成剩余电流及温度的监测、报警、存储、显示及控制的基本功能;总线型由电气火灾监控主机、总线监控模块等组成。

  LFS200电气火灾监控系统监控设计方案有全范围多级监控、全范围一级监控、局部范围一级监控三种。  特级保护对象(100m以上的超高层建筑):可采用“全范围多级监控”方案。“全范围”指 正常照明、应急照明、正常电力三类配电系统均设;“多级”不超过三级,一般为二级,具体部位为:一级(变配电所低压柜)+二级(每层配电总箱)+三级(末端配电箱)。

  一级保护对象(一类高层建筑等):可采用“全范围一级监控”方案。“全范围”指正常照明、应急照明、正常电力三类配电系统均设;“一级”的具体部位为:每层配电总箱(首选)或末端配电箱。

  二级保护对象(二类高层建筑等):可采用“局部范围一级监控”方案。“局部范围”指正常照明、正常电力两类配电系统设置,而对于专用应急照明、专用消防电力,因其负荷稳定、线路绝缘好,且平时不工作,可不设置。“一级”的具体部位为:每层配电总箱(首选)或末端配电箱。

  具体设计时,可参照表5执行:

LFS200电气火灾监控系统设计方案列表5.jpg

  最后要说明的是,对于二级保护对象建筑物,如监测点较多,可自行组成独立的系统;如有集中监视要求,则要利用编码模块,以总线接入火灾自动报警系统,报警点位号在火灾报警器上显示应区别于火灾探测器编号;如其体量较小,配电回路不多,剩余电流的监测点较少,若设置LFS200电气火灾监控系统,则投资性价比不高,那么,此时可只装设独立型现场动作报警器即可。

  现以某办公综合楼(一类高层)为例,给出电气火灾监控系统接线图,如图1所示。对其简要说明如下:

电气火灾监控系统设计??1.jpg

  1)本工程属火灾危险性较大、人员密集的一类高层建筑,大楼设置漏电火灾报警系统。该系统由电气火灾组合式监控探测器(含探测器、监控器)(设于各楼层配电箱)、监控系统主机(安装于一层消防控制室内)、信号传输二总线等组成。

  2)该系统具有下列功能:

  (1)监测漏电电流、内置温度(出线端温度)、过电流(附加功能)等信号,发出声光信号  报警,准确报出故障线路地址,监视故障点的变化;

  (2)储存各种故障和操作试验信号,信号存储时间不应少于12个月;

  (3)切断漏电线路上的电源,并显示其状态;但对重要用电设备(如医疗设备、电梯等)的电源,漏电报警只作用于信号,不作用于切断电路(如上述,专用应急照明、专用消防电力,因其负荷稳定、线路绝缘好,且平时不工作,可不设置);

  (4)显示系统电源状态。

  3)系统总线与火灾自动报警系统的其他线路,共金属线槽水平及竖向敷设,局部穿管敷设。

  4)各楼层电气火灾监控器220V电源,由就近应急照明箱引入。


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