安全工程师辅导资料:漏电报警系统对电气火灾的作用2
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3、漏电保护装置装设在单相或三相上,其检测到的电流是不同的
为了使装设的漏电保护装置能达到防止电气火灾的目的,对装设的方式是否合适,装设单相漏电保护还是装设三相漏电保护呢应做具体分析。
3.1漏电保护装置装设在单相上
单相线路上装一个电流互感器,作为检测漏电电流的探测元件,使相线和中性线穿过电流互感器
(1)正常情况:单相配电系统的正常泄漏电流等于通过漏电保护装置的相线电流和中性线电流瞬时值的矢量和。
(2)事故情况:相线发生非金属性单相接地短路(对地产生电弧),设接地短路电流为d,则漏电电流
由此可见,单相配电系统事故时的泄漏电流,等于通过漏电保护装置的相线电流和中性线电流瞬时值的矢量和,亦即是漏电保护装置的检测装置装设在单相上,在正常情况,可以检测到线路和设备的正常泄漏电流,事故时又能检测到正常泄漏电流和接地短路电流两部分电流的矢量和,当ILΣ的有效值大于漏电保护装置动作电流的设定值时,漏电保护器动作,发出信号或脱扣跳闸。
3.2漏电保护装置装设在三相上
三相线路上装一个大电流互感器,作为检测漏电电流的探测元件,使三根相线和中性线都穿过电流互感器。
(1)如供电系统无故障,亦无正常泄漏电流(理想情况)时,不论供电系统是否平衡,漏电保护装置检测到的电流均为零
(2)事实上,三相线路和设备正常时总有一些正常泄漏电流
(3)假如三相正常泄漏电流平衡
此时三相漏电保护装置检测到的正常泄漏电流为零;
(4)假如三相正常泄漏电流不平衡
此时三相漏电保护装置检测到的电流为三相不平衡的正常泄漏电流,其大小与不平衡程度有关。
(5)在三相正常泄漏电流平衡时
此时检测到的是不平衡的正常泄漏电流及事故短路电流的矢量和,其电流大小应视不平衡的程度而定。在某种情况下,三相检测到的电流可能会比事故相的短路电流或最大相的不平衡电流还小,不能反映每相真实的漏电电流的情况。
从以上分析可以得出以下结论:
(1)在单相配电系统中,单相漏电保护装置正常时,检测到的电流为线路和设备的正常泄漏电流,发生单相非金属性接地短路时,检测到的电流为正常泄漏电流和接地短路电流的矢量和。
(2)在三相正常泄漏电流平衡的情况下(理想情况),三相漏电保护装置检测到的电流为零;在三相正常泄漏电流不平衡的情况下,三相漏电保护装置检测到的是三相不平衡的正常泄漏电流。
(3)目前生产的三相漏电保护装置的探测器(或三相漏电断路器)的检测漏电电流的原理,大多是所有相线和“N”线都穿过一个电流互感器,其额定漏电动作电流(额定剩余动作电流)是按采集到的三相不平衡电流设定的,如用在三相进线、单相配电的情况,三相漏电断路器的动作不能反映各相实际的漏电情况,有可能漏电保护装置或漏电断路器还未动作,但有的相线漏电电流可能已超过引发火灾电流的最小限值,因此以上结构的三相漏电保护装置或三相漏电断路器,适用于在三相正常泄漏电流平衡或基本平衡的回路中。
(4)重要场所中,平时需要监控每相正常泄漏电流的变化;事故时又要监控全部的漏电电流。
此时漏电保护的检测装置应具有三个独立的电流互感器或三个单相的漏电断路器,并分别装设在每个相线上,每相的“N”线必须通过各自的电流互感器。
4、漏电火灾报警系统的设计
4.1漏电保护在一般住宅楼中的装设
《住宅规范》GB50096-1999规定:“每栋住宅的总电源进线断路器,应具有漏电保护功能”。经过多年的实践,有较多的资料表明,安装在住宅楼总进线开关处的RCD(其动作电流采用300mA,有的采用500mA),一旦跳闸,维修人员很难找到故障点,在未查清故障并排除故障以前很难合闸,中断供电时间过长,则影响生活用电,有些地方感到装了RCD反而不好用,于是将已安装的RCD又拆卸了。
笔者认为,以上情况首先应该明确漏电保护的报警信号是预告警信号。《住宅规范》只规定总电源进线断路器应具有漏电保护功能,并没有规定一定要跳闸,可以只发预警信号,告诉有关人员去查找问题,组织维修,这就不存在乱跳闸和乱停电的问题。现在的问题是,发出的报警信号往哪里送?报警后,哪个部门来处理?这些组织管理上的问题,需要多方协调解决。
除以上管理问题外,总断路器经常跳闸还应考虑以下因素:
(1)在设计阶段,无法实测正常的泄漏电流值,只能按现有资料估算。由于正常泄漏电流与多种因素有关,项目建成后,正常泄漏电流,由于某种因素的影响增大了,超过了原设计漏电保护动作电流的预计值,使漏电断路器跳闸。因此,项目建成后必须对漏电断路器按实际的漏电电流进行校验,亦应采用可调式的漏电断路器;
(2)住宅供电,一般采用TN-C系统供电,在进户处设置重复接地,PE线和N线在此连接并接地,使TN-C系统变成TN-C-S系统,进户后“N”线应与相线一样保持绝缘,使建筑物内的“N”线只有一点接地,安装时不慎,有可能在建筑物内的“N”线与其它的接地装置或“PE”线相碰接,即形成“N”线的多点接地,产生杂散电流,使RCD误动;
(3)有些施工单位错误地认为,“PE”线和“N”线在重复接地处已经连接并接地了,将“N”线当做“PE”线使用,在连接设备或插座时,将“PE”线和“N”线接错,使RCD误动;
(4)穿管敷线时不文明施工,破坏了导线或电缆的绝缘,留下了接地的隐患。
一般住宅供电以三相进线单相配电者居多,三相正常泄漏电流一般是不平衡的,装设在主断路器处的三相式漏电断路器或漏电保护装置,不可能监控每相漏电电流的实际变化,因此建议采取下列方案:
1)一栋楼中的每个单元一般都有一个电表箱(或总配电箱),在电表箱内每个用户出线处装设单相两极的RCD,用户的配电线路和设备均在漏电断路器的保护范围内,平时可检测到每户漏电电流的变化情况,事故时也反映真实的全部漏电电流,到达设定值时发出信号,不脱扣跳闸,这个方案设备集中,每户漏电情况直观,容易发现火灾隐患,检查方便、停电范围小,投资虽增加一些,但没有以上缺点,易操作、故障点易发现并好维修。
2)在总进线处装设具有三个独立的电流互感器或三个单相的漏电断路器,分别装设在每个相线上,并且每相的“N”线必须通过各自的电流互感器。
这个方案可直接监控每个相的正常漏电情况,只要其中有一相事故,即可发出预告警信号,停电范围比(1)稍大一些,但投资小,检查亦比较方便。
如果住宅小区有消防控制室(或总值班室),除单元电表箱上有信号指示外,还可以将每个单元电表箱内的漏电断路器的动作信号(无源常开接点)接入消防自动报警的输入模块。
一个单元一个地址码,传送到消防控制室的消防自动报警控制器,组成一个包括漏电保护在内的消防自动报警系统,漏电断路器只发出声光信号,不脱扣跳闸、不停电、不影响生活,如能及时组织维修,即能及时发现电气火灾隐患,能有效防止电气火灾,在消防控制室内的漏电保护信号和火灾报警信号的显示,应有明显区别。
4.2漏电保护在高层建筑中的装设
高层建筑一般采用干线式供电,干线采用母线槽或分支电缆,电能通过干线和层配电箱,送到各层的用电点,如该层没有火灾危险性大的用户、人员密集的区域和重要的房间,三根相线的正常泄漏电流相对来说亦较小,而且基本上是平衡的,则可在每层总配电箱的总开关处,安装三相漏电保护装置。
如层内除一般的用户以外,还有火灾危险性较大的场所或重要的房间,如娱乐场所、网吧、重要的档案库等,需要随时监视正常泄漏电流的变化情况,则应在层总配电箱内装设单相漏电保护装置。
此时除漏电保护装置的预报警无源常开接点,通过消防输入模块传送到消防自动报警控制器外,还应设有通讯总线,将采集到的漏电电流的数值传送到漏电电流控制机,实现遥测、遥控,集成一个包括漏电火灾报警在内的火灾自动报警系统。
高层建筑中的用电设备,除由干线供电外,还有直接从变电所或总配电站用放射式供电的用户,这些用户大多是三相用电设备,还有个别的单相用电设备,可根据用电设备的重要性,在供电始端装设三相或单相漏电保护装置解决予以,但应注意,一旦漏电保护装置切断电源时,会造成事故或重大经济损失的电气装置或场所(如公共场所的疏散通道照明、应急照明,消防电梯及确保公共场所的安全设备,消防电源、防盗照明电源、其它不允许停电的特殊设备和场所)应装设动作于信号的漏电保护装置,将信号发给消防值班室,由值班人员视情况采用手动方式处理,确保了重要设备供电的不间断性和用电的安全性。
5、结束语
(1)设置漏电报警系统是防止电气火灾的有效手段,是火灾自动报警系统的预报警系统,又属于供配电系统电气故障的监控范围,是否自成系统或归属到FA系统还是BA系统,应视工程实际情况而定,不必好大喜全,力求简单有效;
(2)根据工程的实际需要,正确选择单相式或三相式的漏电保护装置,才能起到应有的作用。
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