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由最近幾年的火災調查統計結果顯示，我國每年 30% 以上的火災事故是由電氣火災直接引起的，有效地預防電氣火災對於(yu) 保障人民生命和財產(chan) 安全具有極為(wei) 重要的現實意義(yi) 。目前，我國正大力發展電氣火災監控係統以預防電氣火災。現階段廣泛使用的預警係統重點是對電氣線路進行監控，監測配電線路的剩餘(yu) 電流和溫度兩(liang) 類信號，在預防電氣火災發生方麵取得了一定成效。但因為(wei) 探測手段單一，新技術推廣應用力度小，監測範圍麵小等原因，致使該措施仍有一定的局限性。為(wei) 了更好地解決(jue) 這一問題，通過對大量電氣火災的起火原因進一步分析得知，電氣起火的主
要部位是電氣線路和用電設備，主要是短路、接觸不良、漏電、過載等故障引起。因此這幾類故障都應作為(wei) 我們(men) 下一階段的防控重點。電氣火災監控係統也應具備應對這種故障的預警能力。國內(nei) 科研成果“故障電弧式電氣火災監控探測器"對電氣線路和用電設備接觸不良、短路接地故障所產(chan) 生的電弧具有很高的識別能力。大力推廣並應用這種新技術將對我國的電氣火災預防具有重要的意義(yi) 。
1重特大電氣火災數據統計分析
電氣火災發生場所所占比例分析如圖1所示。由圖1可見，工廠發生電氣火災的比例較大， 商業(ye) 建築次之，住宅、賓館、寫(xie) 字樓及其他場所所占比例約為(wei) 10%。因此，應將工廠、商業(ye) 建築、住宅作為(wei) 電氣火災的重點防護對象。
電氣火災發生部位所占比例分析如圖2所示。由圖2可見，電氣火災可能發生於(yu) 電氣係統的電氣線路、用電設備、電氣設備及其他部位。電氣線路年久老化、不規範施工等，容易導致電氣火災；用電設備導致的電氣火災所占比例次之。電氣設備有專(zhuan) 用的變電所、變電房，且一般有專(zhuan) 人管理，火災概率僅(jin) 占10%。綜上，電氣火災中的防護重點應集中在電氣線路和用電設備兩(liang) 大部位，以電氣線路的防護為(wei) 主，以加強用電設備的安全使用、管理為(wei) 輔，可以避免大部分的電氣火災。
電氣火災的起火原因主要分為(wei) 突發性故障和漸變性故障兩(liang) 種，起火原因所占比例如圖3 所示。突發性故障有短路和雷擊，其中短路原因中相間短路故障和金屬接地性短路故障各占 50% 。突發性故障主要由配電係統解決(jue) (如空氣斷路器、漏電斷路器等)，部分配電係統無法處理的突發性故障，如電弧性短路故障可由電氣火災監控係統作為(wei) 輔助性監控手段，預防突變性故障引發電氣火災。漸變性故障有過熱、接觸不良、過負荷、電氣故障、漏電等。電氣火災監控係統應主要解決(jue) 漸變性故障，通過采用多種探測技術相配合的方法，對配電係統及用電設備進行全麵監視，能很好地避免此類故障，從(cong) 而減少電氣火災的發生。
剩餘(yu) 電流為(wei) 電氣火災發生的主要原因之一，剩餘(yu) 電流式電氣火災探測器通過監測配電回路的剩餘(yu) 電流來預防配電回路的接地性故障，同時對配電線路和用電設備的絕緣進行監測，其次也為(wei) 配回路判斷正常泄放電流提供了參考依據。
剩餘(yu) 電流式電氣火災探測器可以對整個(ge) 配電回路的泄漏電流進行監測。通常布置在一級或二級配電係統中，也可布置到三級配電係統，從(cong) 而更準確地定位故障部位，為(wei) 接地故障的排查工作提供便捷。
過熱也是產(chan) 生電氣火災的主要原因之一，測溫式電氣火災探測器主要針對過熱故障進行防控。常用的測溫式電氣火災探測器按照其探測區域可分為(wei) 基於(yu) 點式的測溫探測器( 如熱電偶、鉑電阻) ，基於(yu) 線式的測溫探測器( 如光纖感溫、感溫電纜) 和基於(yu) 麵式的測溫探測器( 如紅外熱像儀(yi) ) 。這些探測器通過監測配電係統中某一配電裝置或用電設備( 配電櫃、配電箱、配電線路連接部位、用電設備等) 的溫度變化超標時產(chan) 生報警信號，從(cong) 而達到預防電氣火災的目的。其特點是隻對監測對象的某一點或局部範圍有效。
基於(yu) 點式測溫探測器一般布置在一級、二級配電櫃或配電箱內(nei) 的電纜和配電設備連接處，用於(yu) 監測電氣接點處的溫度變化; 也可布置於(yu) 配電櫃或配電箱的頂端，用於(yu) 監測整個(ge) 櫃子的溫度變化; 還可布置在係統中關(guan) 鍵設備和關(guan) 鍵線路易出現過溫的故障點。
基於(yu) 線式測溫探測器一般布置在敷設線纜的橋架、地下電纜管道、豎井等處，用於(yu) 對敷設線纜的溫度進行監控。也可布置於(yu) 大型的變配電設備、用電設備等易發生過熱的部位，如變壓器、電動機等。
基於(yu) 麵式測溫探測器一般采用紅外測溫技術，其工作原理為(wei) : 一切溫度高於(yu) 零度的物體(ti) 都在不停地向周圍空間發射出紅外輻射能量，物體(ti) 紅外能量輻射的大小及波長的分布與(yu) 其表麵的溫度有著密切關(guan) 係，因此通過對物體(ti) 自身輻射紅外能量的測量就能得到其溫度。紅外熱像儀(yi) 就是由多個(ge) 紅外探測傳(chuan) 感器組成的矩陣實現的。這類探測器一般價(jia) 格比較高，適合配置於(yu) 安全級別和可靠性要求較高的配電裝或用電設備。
短路和接觸不良也是產(chan) 生電氣火災的主要原因，大部分短路性故障可以由配電係統功能解決(jue) ，還有一部分短路性故障表現為(wei) 短路產(chan) 生故障電弧。現階段的配電係統還存在一定的盲區，不能對此類故障進行有效地監測與(yu) 防護，主要原因是短路接觸麵或產(chan) 生故障電弧的線路阻抗限製了短路電流的大小，常使斷路器達不到動作條件。這種故障危害性非常大，致使配電線路的絕緣物質迅速碳化起火，或由於(yu) 局部高溫引燃故障點周圍的易燃物質從(cong) 而產(chan) 生電氣火災。故障電弧式電氣火災監控探測器是一種能夠識別故障電弧的電氣火災探測裝置，方便接入取得過電氣火災監控係統，能實時監測被監控線路或設備的電壓、電流及故障電弧數據，可在故障電弧監測值超出報警閾值後立即發出報警信號。這種技術可以有效彌補取得過電氣火災探測技術的不足，通過提前預警或切斷故障電源從(cong) 而有效減少因故障電弧引起的電氣火災。
傳(chuan) 統的熔斷器和空氣斷路器不能滿足故障電弧檢測的要求，這是因為(wei) 斷路器主要是以檢測短路過載電流為(wei) 目的，故障電弧具備在很小電流的情況下( 一般大於(yu) 0． 5A) 就引發火災的可能性。對於(yu) 小電流並伴隨著有故障電弧發生的情況，因電流值達不到保護裝置熱保護的動作電流值，故保護裝置不會(hui) 動作，對於(yu) 大電流並伴隨有故障電弧發生的情況，因燃弧持續的時間短，不足以傳(chuan) 統斷路器保護動作，從(cong) 而引發電氣火災。通常，故障電弧探測器主要是采用檢測電壓、電流頻域和時域的特征來識別故障電弧，保護動作受電流的大小影響較小，其特性有別於(yu) 傳(chuan) 統斷路器。斷路器和故障電弧探測器保護特性的區別如圖 8所示
在低壓配電終端線路中常見的有 3 類故障電弧: 串聯故障電弧、並聯故障電弧、接地故障電弧。串聯故障電弧是由於(yu) 一根導體(ti) 發生機械斷裂、接頭處鬆開或插頭接觸不好等產(chan) 生，其故障電弧與(yu) 負載是串聯的。並聯故障電弧是一種短路電弧故障，故障電弧往往是與(yu) 負載並聯的。並聯電弧電流決(jue) 定於(yu) 絕緣損壞程度和線路阻抗的大小，並且往往是間隙性的故障。因而，一般的過電流和剩餘(yu) 電流保護裝置是不能檢測串聯和並聯電弧故障的。接地故障電弧發生於(yu) 帶電導線接地或因絕緣損壞與(yu) 接地金屬導體(ti) 接觸的情況。故障電弧電流的大小與(yu) 接地電阻大小有關(guan) ，一般的電氣保護裝置有時會(hui) 檢測不到故障，而故障電弧探測器具備識別上述 3類故障電弧的能力，因此通過廣泛推廣故障電弧式電氣火災監控探測器，可以很好地預防故障電弧引發的電氣火災。
故障電弧探測器既可用於(yu) 電氣線路的監控，也可用於(yu) 對用電設備的監控，覆蓋了可能發生電氣火災的絕大數部位。同時故障電弧式火災監控探測器作為(wei) 一種新型的電氣火災探測裝置，可以有效地對短路性電弧故障和接觸不良故障進行防控，兼有故障報警和保護兩(liang) 種功能，其電弧故障保護功能是其他保護電器不可替代的，也是目前電氣火災監控係統中探測技術的
重要補充。故障電弧探測器將在電氣火災防護中發揮巨大的作用。
故障電弧探測技術在國外很早就得到了廣泛地推廣和應用，並且取得了很好的電氣火災防控效果。典型的產(chan) 品有故障電弧斷路器 AFCI，產(chan) 品標準為(wei) UL 1699《電弧故障斷路器》。該技術在國內(nei) 的應用目前還處於(yu) 初始階段。我國GB 14287． 4—2014 的正式發布有助於(yu) 該項技術快速推廣並走向國內(nei) 應用市場，進一步提升我國電氣火災的防控水平。
故障電弧探測器一般安裝於(yu) 配電線路的末端，或者是用電設備的供電端。主要保護對象是配電線路和用電設備。通常情況下建議安裝在終端用戶配電箱的入戶端，或者一些大功率用電設備的供電端。公共照明部分典型設置示例如圖9-11所示。
故障電弧式電氣火災監控探測器隸屬於(yu) 電氣火災監控係統，其本身具備監控報警功能，同時也能滿足接入取得過電氣火災監控網絡的要求。含有故障電弧探測器的電氣火災監控網絡示意圖如圖9所示。
故障電弧式電氣火災探測器的基本探測原理是通過監測電氣回路中電流和電壓特征點的方法來區分故障電弧和正常電弧，這就要求被監測線路中某一回路產(chan) 生故障電弧時的電流特征參數能被探測器區分，因此，安裝故障電弧探測器的被保護線路的分支應盡量少。電氣火災產(chan) 生的初期一般是一個(ge) 點，然後逐漸擴大到麵，故障電弧探測器適合小範圍多點布設。當探測到故障電弧發生時，發出報警的同時還可立即斷開故障點的供電電源，不影響其他用電設備。
故障電弧探測器對接入線路中的故障電弧（包括故障並聯電弧、故障串聯電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現場的聲光報警，並將報警信息傳(chuan) 輸給電氣火災監控設備，以實現預警火災發生的目的。
適用於(yu) 醫院、養(yang) 老院、學校、商業(ye) 建築、賓館、工廠、庫房、圖書(shu) 館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂(le) 場所等等領域。
1）監控設備能接收多台探測器的剩餘(yu) 電流、溫度信息，報警時發出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“複位"按鈕或觸摸屏的“複位"按鍵遠程對探測器實現複位。對於(yu) 聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除。
2）當被監測回路報警時，控製輸出繼電器閉合，用於(yu) 控製被保護電路或其他設備，當報警消除後，控製輸出繼電器釋放。
3）通訊故障報警：當監控設備與(yu) 所接的任一台探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監控畫麵中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障"指示燈亮，並發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發出聲光報警信號並顯示故障信息，可進入相應的界麵查看詳細信息並可解除報警聲響。
4）當發生剩餘(yu) 電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲(chu) 在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。曆史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。
要使電氣火災監控係統有效地運行，需要應用多種探測技術監測可能引發電氣火災的故障信息，同時應在易產(chan) 生電氣火災的場所廣泛布控; 電氣線路、用電設備為(wei) 電氣火災發生的重災區，應作為(wei) 重點監控對象加以保護; 而因短路、接觸不良、接地性等故障產(chan) 生的故障電弧又是電氣線路、用電設備發生電氣火災的主要原因，也是目前電氣防火領域的空白。所以，故障電弧式電氣火災監控探測器應得到積極、大力的推廣，從(cong) 而有效地減 少電氣火災的發生。
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