低压配电系统电弧故障火灾防范.docx

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低压配电系统电弧故障火灾防范

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摘要：近年来，我国的低压配电工程建设的发展迅速，针对安装电气火灾报警系统的必要以及电力物联网的发展，设计了基于物联网技术的电气火灾报警远程监控系统，按照物联网的三层结构展开设计，包括感知层的剩余电流、烟雾浓度等信号的采集、通过Internet实现数据的传输、在应用平台对数据进行存储与分析处理。使用该系统不但可以在现场以声光报警提示还可以使用户通过Internet在PC机上进行监控。

关键词：低压配电系统；电弧故障；火灾防范

引言

近年来，随着经济社会的不断发展，生产生活用电量成倍增加，电气安全隐患已成为消防安全的“头号杀手”。如何利用人防、物防、技防等措施，有效防范电气火灾，是当前消防工作面临的一项重大课题。本文着重从技防层面入手，通过分析电气火灾机理与实践应用经验，重点研究加强电气火灾安全防控的关键技术。

1火灾现状及电气火灾起因

据应急管理部消防救援局统计：2019年全年接报火灾23.3万起，亡1335人，伤837人，直接财产损失36.12亿元；其中已查明原因的住宅火灾有52%系电气原因引起。当发生电气火灾时有几个显著特点：高温、故障电弧、接地型电弧短路、接地故障电流值迅速增大。很多人认为，在配电干线回路装设了剩余电流动作保护器（RCD）或者是电气火灾监控系统（EFP），就已经能够有效监控和防范电气线路发生的火灾；其实不然，在工程实践中，往往有装设了电气火灾监控系统或剩余电流动作保护装置的配电干线回路仍然发生火灾的情况。电气火灾监控系统中的剩余电流检测装置，其工作原理是基于检测相线与地线或中性线与地线接地型短路所产生的故障电流，是以三根相线与中性线电流矢量和为检测目标值，当检测到泄漏电流值超过报警阈值，则发出预警信号或由消防控制室控制切断相关回路供电电源，达到防范电气火灾的目的。而低压配电回路中，带电导体自身断裂或者因为接触不良产生的串联电弧或者带电导体（相导体与相导体、相导体与中性线导体）之间的并联电弧发生故障时，由于没有产生对地故障电流，剩余电流检测装置无法检测这类故障。电弧故障产生时，回路阻抗可能较大，使得故障电流低于配电线路上装设的微型断路器或者熔断器的脱扣设定值，保护电器不动作。因此，剩余电流动作保护装置、熔断器或小型断路器都不能有效降低电弧引起的火灾危险。一部分电弧故障范围是在断路器脱扣保护曲线范围之外。

2电气火灾防控的常规性技术

2.1故障电弧检测

当前国内对故障电弧的检测算法还广泛处于研究阶段，基于电弧的电学特性，提出的检测方法包括光、热、电流变化率、小波频段等，但当负载类型较多时其检测难度加大。因受线路负载限制，其故障电流小，以至于现有体系无法实现对串联电弧故障的保护，存在电气安全隐患。故障电弧出现时会产生大量的热，易引燃周围的易燃物，从而引发火灾。与传统电气故障相比，故障电弧的电流幅值变化较小，传统的电气故障防护和保护装置难以识别、无法有效防护故障电弧的出现，使得故障电弧成为引发电气火灾的重要原因。随着对大数据量的波形信号处理技术研究的加深，使得通过对大数据（即电弧波形信号）的处理即可实现准确故障电弧的预判功能。值得注意的是，基于各种神经网络模型实现电弧模型类别分析的方法是当前技术研究的热点。其总体思路可概括为：采集电弧波形信号，将采集信号学习训练后的模型作为神经网络的初始模型，这种学习训练后的模型承载了大量的电弧波形特征量，基于此特征量与故障电弧波形之间的映射关系，得到单个特征量输入后的故障电弧判别，从而有效提高故障电弧检测的准确率。

2.2温度、烟雾浓度检测

高聚物的分解和液化时，烟雾和温度是重要的表征形式，虽然可以通过检测更早期的热解粒子、阻性漏电进行防控，但基于现实情况下设备成本以及各场所的安全需求，温度和烟雾浓度检测也可满足常规电气火灾安全监控要求。温度探测器主要是借助热敏感性电子元件的特性来实现温度检测的，常见的电子元件主要有热电阻和热电偶两类，热电阻比热电偶更适用于各类建筑中，当前温度探测器主要由热敏电阻元器件构成。热敏电阻的阻值随温度变化呈现规律性变化。常用PT100或PT1000铂电阻作为温感探头，其具有体积小、温度变化响应快、抗振动、耐高压、不会造成热负载的特点，因此，在温度传感器设计中得到广泛推荐。铂电阻为正温度系数热敏电阻，在其工作时，信号采集到其对应的阻值信息，便可根据分度表得到对应的温度值。感烟探测器适用于住宅、商店、歌舞厅、仓库等一般性场所，在火灾初期发挥作用。此时温度较低，物质多处于阴燃阶段，所以会产生大量烟雾。感烟式探测器有离子感烟式、光电感烟式、红外光束感烟式等几种类型。离子感烟探测器是点型探测器，它的电离室内含有少量放射性物质，可使电离