故障电弧式电气火灾监控探测器在电气火灾监控系统中的应用

　　故障电弧式电气火灾监控探测器在电气火灾监控系统中的应用

　　摘要：文章从电气火灾监控系统的基本功能入手，指出了目前该系统存在的不足之处。介绍了故障电弧式电气火灾监控探测器的作用，以及该探测器在电气火灾监控系统中的应用。

　　关键词：电气火灾监控系统;故障电弧式电气火灾监控探测器

　　现有电气火灾监控系统的不足

　　1. 现有电气火灾监控系统的组成

　　电气火灾监控系统主要有多功能漏电开关型、分离配置型、分离配置整合型等三种类型;基本组成包括：电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器;该系统能够对被保护线路中的电流、剩余电流、温度进行监视，并及时发现电气火灾隐患，预防电气火灾发生。

　　电气火灾监控系统集监视、报警、控制、集中管理与一体，监控探测器一般挂接在总线上的支路上，接受主控制器的命令，并传送全部信息;主控制器处理接收来的数据，监控被探测电气线路单相、三相电流，剩余电流，温度等参数的变化。当参数异常时，剩余电流互感器、温度传感器等终端检测元件对信息进行采集，并送到监控探测器里，超出设定值时即发出报警信号，同时输送到监控设备中，经进一步识别判定，当确认可能会发生火灾时，监控设备发出火灾报警信号，报警指示灯亮，发出报警音响，并在液晶显示屏上显示报警信息。

　　2. 现有电气火灾监控系统的不足

　　许多严重的火灾事故是由线路中低于额定电流或预期短路电流的故障电弧引起的。这些危险的电弧可能发生在设计不合理的或者老化的供电线路上、电器插头以及家用电器的电源线，内部线束或零部件绝缘上。当故障电弧发生时，线路上的漏电、过流和短路等保护装置，可能无法检测到故障电弧或者无法迅速动作切断电源，极易引发火灾。

　　无法对串联故障电弧进行有效监测

　　建筑电气的线路工程一般由入户线、配电盘(柜)(含断路器、电能表计)、建筑物内分支线路导线、墙壁插座、开关、固定安装的电器等组成——各部件之间必须通过连接实现导通。任何连接都不是完整的金属实体，实现连接的过程都会受到人为加工和外界因素的影响，包括接触力，接触面材料及接触面积状态(氧化，灰尘，油污等)等。与电气系统其他部分相比，电气连接点在电气连通、机械强度和保护措施三方面都是*薄弱或*易出现故障的环节，会直接导致电弧或发热，进而引起电气火灾。

　　目前电气火灾监控系统中的剩余电流探测器，其检测原理是监测线路中的剩余电流，然而当线路中发生串联故障电弧时，线路中的剩余电流不发生变化，导致电气火灾监控系统无法对该类故障电弧进行有效的监控。

　　靠动作并切断电源，从而使电弧持续存在，增加了火灾发生的几率。

　　无法对电弧性对地短路进行有效监测

　　在电气线路短路起火中，接地故障电弧引起的火灾远多于带电导体间的故障电弧火灾。这首先是因为接地故障发生的几率远大于带电导体间短路的几率。问题还不只在于此，一旦发生接地故障，由它引发产生的危险电弧的几率也远远大于带电导体间产生危险电弧的几率，这可用下图说明。

　　图1.PE线连接点导电不良示意图

　　图1中a，b，c和d各为相线、中性线和PE线的连接端子。a、b两端子如果连接不良或不导电，设备将不运转或运转不正常，可及时觉察予以修复，不会引发事故。但PE线端子c、d不导电或导电不良却不易觉察，设备仍能照常运转，这时c、d端子的连接不良成为一个事故隐患而持续存在。如果c、d端子连接松动导电不良，端子处将迸发电火花或电弧(延续和集中的电火花即为电弧)，很容易引燃近旁可燃物从而导致起火。

　　虽然剩余电流式探测器可以检测到该类故障，但由于接地性故障电弧发生时，电流波形会发生畸变且故障电弧电流时有时无，导致剩余电流式探测器无法准确可靠地检测到该类故障;而且由于剩余电流式探测器检测周期较长，即便监测到该类故障时，可能已经引发起火。

　　3. 故障电弧式电气火灾监控探测器在电气防火中的应用

　　3.1故障电弧检测技术的作用

　　故障电弧检测技术，通过分析被监测线路上的电流信号，可以准确检测到线路上是否有串联故障电弧、并联故障电弧和接地故障电弧的发生。该技术在0.5s的时间内即可检测到线路上故障电弧的发生，可以在导线绝缘层和周围可燃物尚未燃烧前发出报警信号，有效降低了由于接触不良，绝缘老化，机械外力等因素导致的电气火灾发生的几率。

　　3.2故障电弧式电气火灾监控探测器的设置位置

　　较小，其信号特征会被幅度大的干路工作电流所淹没，造成检测产品的拒动作。

　　3.3故障电弧式电气火灾监控探测器与监控设备的连接

　　故障电弧检测产品与监控设备的连接，可以借鉴目前测温式探测器和剩余电流式探测器与监控设备之间的连接方式，将故障电弧探测器设置于楼层配电间处，负责一个区域内线路故障电弧的监测，通过二总线(RS485，CAN等方式)的连接方式与监控设备进行通讯，实时传输各个监控通道的状态，并接收监控设备发出的指令。

　　4. 故障电弧式电气火灾监控探测器在电气防火领域中的发展现状

　　4.1故障电弧式电气火灾监控探测器开始被重视

　　故障电弧式电气火灾监控探测器，*初被国内研究院所和厂家所认知，多是通过AFCI(故障电弧断路器) 和UL 1699标准。然而美国电网与中国电网的实际情况却相差很多，无论从电压，频率，配电系统结构等方面都有所不同，照搬UL 1699标准必然无法适应中国的实际情况。近些年来，国内研究院所和厂家，投入了大量的人力物力，在故障电弧引发火灾的机理，故障电弧模拟仿真，故障电弧检测方法，故障电弧试验平台，故障电弧检测产品实际工程应用等方面，都做了大量的研究和尝试，为故障电弧式电气火灾监控探测器在国内的发展和应用奠定了坚实的基础。势必对故障电弧式电气火灾监控探测器在电气防火领域中的推广和应用起到积极的促进作用，国家标准的实施更可大幅度降低由故障电弧导致电气火灾发生的数量和几率。