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浅谈“电安堡”在电气火灾控制方面的特点及原理

2018/6/5 9:48:46 次浏览

浅谈“电安堡”在电气火灾控制方面

的特点及原理

马健1 戴志宏2

1中领世能(天津)科技有限公司,天津300000

2天津市公安消防总队,天津300090)

摘要:电能已经成为人们日常生活中最普遍也是最重要的能源,它与我们的生活息息相关,那么随着科学技术的进步和经济的快速发展,各类电器商品如雨后春笋般的涌现在我们的家庭和工作环境当中。电在为我们生活带来丰富和便利的同时,也在时刻的威胁着我们的生命和财产安全。

在当代社会,电气自动化程度高度发达,电气火灾已经成为影响社会安全稳定的主要威胁之一。因此,作为一种既可预防又能控制火灾发生的方法,“电安堡”智能集成电力安全装置在电气火灾领了能起到很大的作用。

本文着重阐述了电气火灾的形成原因及“电安堡”智能集成电力安全装置的功能特点及原理。

关键词:消防;漏电屏蔽;短路灭弧;精确过载

1 概述

近年来,我国电气火灾事故呈逐年上升趋势,据统计,电气火灾在各类火灾事故中占比高达34%,高居火灾事故的首位。

目前,为了遏制电气火灾上升的势头,政府消防部门非常重视,相继制定了有关规范,要求在重点建筑中加装电气火灾报警监控设备。虽然此类产品能够起到监视作用,提前预判线路故障,在一定程度上能够减少了火灾事故的发生,但因监控手段单一,主要是漏电和温度检测,在控制方面还需要借助人力实现故障切除,因此对于发生过程意外且事故扩散迅速的电气火灾事故控制能力实在有限。

“电安堡”正是基于此种情况,在常规监控手段的基础上丰富了监测内容,并集成脱扣回路,实现事故发生后自动跳闸,将电气故障的危害降至最低。

2 电气火灾的分类及原因

电气火灾发生的原因按其性质分为漏电火灾、短路火灾和过负荷火灾三种,其中过负荷火灾最为常见,短路火灾最为严重。无论任何一种电气火灾其表现均为电流增大,绝缘老化,局部发热高温,引燃周围可燃物质。

3 “电安堡”功能特点

3.1漏电屏蔽技术

“电安堡”实现了单相接地无电流。即,在两相/三相电气回路中任意一相接地后,不会有电流通过故障导线流入大地。此技术完美解决漏电时的泄漏电流在流入电阻较大的部位时发热引发火灾的问题,同时还能避免人体触碰到漏电部位时造成的触电伤害。

3.2 短路灭弧技术

“电安堡”实现了相间短路故障几乎无火花。

通过该技术,能够有效遏制短路时产生的火花和电弧,做到迅速灭弧、切断故障电源,使其不足以引燃周围可燃物,甚至能达到肉眼难以看见火花。

3.3 精确过载控制技术

“电安堡”具有精确过载计算单元,实现严格的过载控制保护。

能够有效避免因违规用电、操作不当、用电设备故障造成的电流升高引发电气火灾问题。

4 “电安堡”功能原理

4.1 漏电屏蔽原理

当电气设备发生接地故障时,在接地电流的入地点周围会产生电位分布区,当人行走在有漏电电流的分布区的时候,人的两脚之间会产生电位差,叫做跨步电压。

当跨步电压达到40-50V时,会使人体有触电危险,特别是跨步电压使人触电摔倒会进一步加大人体触电,甚至可以使人呼吸失常、心脏活动功能受损直至死亡。

根据国家相关标准规定:电力线路、电气设备发生单向接地时,要求两点间电位差应该满足Es=(250+P)/√T。

ES为跨步电位差,P为人脚站立处的表面电阻率,T为接地短路电流的持续时间,发生单向接地时,接地电流的持续时间比较长,所以必须把跨步电压的允许值降低,此时的跨步电位差应满足:Es=50+0.2P。

从根本上解决了跨步电压问题。利用大规模模拟和数字混合集成电路,使得任何一根线路对地,都不会产生电位差,接触点对地为零。而且接地电压交流可以从0-1250V。

本集成电路具有定时、定压、隔离、分压、定频、精度高、温度漂移小、响应速度快等技术特点。可以控制高电压大电流器件,具有相当可观的负载能力。该电路由330个晶体三极管、56个晶体二极管、85个可控硅以及大量的电阻、电容组成。再通过大量的传感器组成了:分压器、定压器、隔离电源、浪涌止发器、正弦波振荡器负反馈放大器等。并根据需求设定了多个比较器。

从而实现了经由电安堡的电源不再对地漏电,对地电势差为0,也就避免了单向触电的危害发生。

4.2 短路灭弧原理

“电安堡”设有一种灭弧装置,包括电弧检测单元、灭弧芯片和计数单元,灭弧芯片中含有特殊灭弧材料。电弧检测单元设置一可变电阻,其阻值可在2.5kΩ至5.1kΩ之间调节,其作用为灭弧芯片提供一定的阻值,防止输入灭弧芯片的电流过大,对灭弧芯片造成损坏。

感应电容C1接在电源输入端,用以获取正常情况的标准信号。当发生短路故障时,短路电流流过可变电阻,进入电弧检测单元内部的比较器,与感应电容C1的标准信号进行对比,从而判断是否有电弧的发生,再通过耦合电路,将短路电流耦合为电流信号送至灭弧芯片。

灭弧芯片由特殊的灭弧材料铑钛合金及释能电路组成。铑钛合金为包晶组织合金,具有硬度高、抗氧化、耐腐蚀等优点,并且铑钛合金具有极佳的灭弧性能。经试验验证,铑钛合金在同类导体材料中具有极好的吸收电弧的能力,普通电流范围内的电弧,都可以由铑钛合金完全吸收。此外铑钛合金和纯银组合分层设置进一步提高铑钛合金的灭弧能力,比单独使用铑钛合金的灭弧能力更好。

此外,“电安堡”对短路故障还能做到快速切断。因为交流电具有过零点的特性,短路时产生的高幅值高谐波分量也会经过零点在正弦波的正半轴和负半轴来回转换。当经过零点的瞬间,其短路电流实际是为零的。

因此利用这一特性,加入计数单元来统计电弧的释放数量,每当电弧检测单元检测到电弧,计数单元就会触发一次,并累积触发的数量达到设定值后,通过脱扣信号单元生成断电信号,启动跳闸继电器切断故障线路。不仅能够实现短路故障迅速动作跳闸,还能合理躲过大功率设备启动造成的谐波引发误动作。

4.3 精确过载原理

“电安堡”通过高精度采集单元实时采集电压、电流数据,由微处理器计算为实时功率,并通过微处理器设定整定值范围。用户可根据不同的用电环境及用电功率,自由设置合适的过载定值,达到精确过载控制。

5 小结

综上所述,“电安堡”是一款及电气火灾监控系统、自动化控制于一体的产品,具有完善的保护功能,实现电气故障的事前、事中、事后的三重保护,其灵敏性、选择性、速断性、可靠性的特点满足电气火灾控制的严格要求。

参考文献

[1] 中领世能(天津)科技有限公司.灭弧装置以及供电系统[P].中国ZL2017201181925,2017.8.15

[2] 中领世能(天津)科技有限公司.隔离保护装置以及供电系统[P].中国ZL2017201468003,2018.3.23

[3] 中领世能(天津)科技有限公司. 漏电测试电路及漏电测试仪[P].中国ZL201720487085X,2018.3.2

 

作者简介: 马健,男,民营企业家,中领世能(天津)科技有限公司董事长,电安堡系列产品发明人。主要研究方向电力安全防护、电气火灾监控及防护、电力安全于民用端的开发与拓展的研究工作;中国天津注册就送38可微信提现会员

 


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