電氣防火限流式保護(hù)器在家庭防火監(jiān)控中的應(yīng)用探討

摘 要：本文通過分析近年火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和回顧國內(nèi)相關(guān)規(guī)范的編制歷史，結(jié)合電氣火災(zāi)監(jiān)控的要求和現(xiàn)狀，給出了一種切合實(shí)際的家庭電氣火災(zāi)監(jiān)控解決方案，介紹了ASCP200-1電氣防火限流式保護(hù)器工作原理、主要功能、技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用示意圖。

0 引言
近年來，火災(zāi)事故頻發(fā)，不但總起數(shù)呈增長態(tài)勢，重大和特別重大火災(zāi)也明顯更加多發(fā)，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失，這不能不引起全社會(huì)的重視。

根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年全年共接報(bào)火災(zāi)23.3萬起，亡1335人，傷837人，直接財(cái)產(chǎn)損失36.12億元。其中城鄉(xiāng)居民住宅火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的44.8%，但是全年共造成1045人死亡，占總數(shù)的78.3%，遠(yuǎn)超其他場所亡人的總和。
特別值得關(guān)注的是，在電氣設(shè)備使用越來越廣泛的當(dāng)下，電氣故障引發(fā)的火災(zāi)占比也越來越高。2019年統(tǒng)計(jì)的住宅火災(zāi)中，已查明原因的火災(zāi)，有52%系電氣原因引起，其中各類家用電器、電動(dòng)車、電氣線路等引發(fā)的火災(zāi)尤其突出。
另外，隨著我國人口老齡化的加快，火災(zāi)亡人的老齡人口所占比重已從2009年的占29%提升至2019年的36.2%，遠(yuǎn)高于老齡人口占總?cè)丝?6.2%的比重，而住宅火災(zāi)中該比例更達(dá)到42.9%，癱瘓、殘疾、精神病人等群體的比重達(dá)到44.3%（與年齡分別統(tǒng)計(jì)）。
這兩個(gè)突出問題應(yīng)引起關(guān)注，要求我們切實(shí)加強(qiáng)源頭治理，提升居民住宅火災(zāi)防控水平。毫無疑問，家庭用電防火己成為我國當(dāng)前火災(zāi)預(yù)防工作中的一項(xiàng)十分重要和緊迫的工作。
1 家用電氣防火現(xiàn)狀及相關(guān)規(guī)范
我國目前針對(duì)住宅領(lǐng)域的家用電氣火災(zāi)監(jiān)控方面的標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范比較少。家庭入戶電源進(jìn)線一般只根據(jù)《GB50096-2011住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求安裝了漏電保護(hù)開關(guān)?！禛B50096-2011住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：
8.7.2 住宅供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
……6 每幢住宅的總電源進(jìn)線應(yīng)設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)或剩余電流動(dòng)作報(bào)警。
除此之外，并沒有其它針對(duì)性要求，但實(shí)際上只監(jiān)控每幢住宅的總電源進(jìn)線剩余電流是不夠的。
《中國消防年鑒》中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，由于剩余電流導(dǎo)致的電氣火災(zāi)發(fā)生數(shù)量占比并不高，還有占比更高的短路、過熱、接觸不良、電氣故障、過負(fù)荷等，但家庭中目前并沒有的、針對(duì)性的監(jiān)測手段。
實(shí)際上，當(dāng)前電氣火災(zāi)之所以持續(xù)高發(fā)，除了和人們對(duì)家用電氣火災(zāi)監(jiān)控重視不夠，防范意識(shí)淡薄之外，也和歷*家用電氣火災(zāi)監(jiān)控方面的相關(guān)規(guī)范得不到執(zhí)行和落實(shí)有關(guān)。
1993年，由安部沈陽消防研究所組織編制的《GB14287-93防火漏電電流動(dòng)作報(bào)警器》發(fā)布實(shí)施。但是該國標(biāo)實(shí)施后相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)沒有同步出臺(tái)，隨后的十多年也沒有太多的產(chǎn)品進(jìn)入市場，但這十多年正是我國人均用電量飛速上漲的時(shí)期，由于電氣防火方面的監(jiān)管手段跟不上，以至于電氣火災(zāi)占比從1978年的7.8％一路上升到近幾年的四成以上。
2005年，《GB14287 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)、《GB13955剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的安裝運(yùn)行》等相繼推出。同時(shí)，《GB50045-2005高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》局部修訂條文，加入第9.5條“漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)”。2005年之后，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)開始趨于規(guī)范化。
2008年，新《中華人民共和國消防法》頒布實(shí)施，消防工作貫徹以“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的方針，尤其加大對(duì)電氣火災(zāi)早期預(yù)警、預(yù)報(bào)的強(qiáng)制性規(guī)定 ?！禞GJ16-2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、《DG/TJ 2048-2008民用建筑電氣防火設(shè)計(jì)規(guī)程》、《JGJ 242-2011住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、《GB50096-20l1住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》、《GB50116-2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《GB50016-2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī) 范》等重要標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范相繼推出，在民用建筑電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有指導(dǎo)性意義。
其中對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控是對(duì)指導(dǎo)意義的《GBl4287 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)體系，也從2005年的3大部分更新擴(kuò)展為計(jì)劃中的6大部分。其中“第1部分：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備”、“第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器”、“第3部分：測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器”、“第4部分：故障電弧探測器”都已經(jīng)在2014年正式推出。“第5部分：測量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器”和“第6部分：電氣防火限流式保護(hù)器”兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)推出征求意見稿。
由此，電氣火災(zāi)監(jiān)控領(lǐng)域進(jìn)一步得到規(guī)范。
2 家用電氣火災(zāi)監(jiān)控解決方案
根據(jù)前面的分析，一個(gè)比較完善的電氣火災(zāi)監(jiān)控方案應(yīng)該能覆蓋到剩余電流、短路、過熱、接觸不良、過負(fù)荷及其它電氣故障。當(dāng)前市場中比較常見的產(chǎn)品，如組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、故障電弧探測器、電氣防火限流式保護(hù)器、智能防火開關(guān)等，都是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)要求或者故障類型而開發(fā)各有側(cè)重的產(chǎn)品。
但家用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，在家庭特定的應(yīng)用環(huán)境中，我們不可能把各種產(chǎn)品都配齊，通常的要求是方案簡潔、易安裝布線、操作靈活、運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，基于這種考慮，安科瑞電氣推出的ASCP200-1電氣防火限流保護(hù)器基本涵蓋了上面的全部故障類型，可以為用戶提供一個(gè)簡單可靠的高性價(jià)比解決方案。
1）ASCP200-1工作原理
ASCP200-1電氣防火限流式保護(hù)器的主要元件是固態(tài)開關(guān)，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關(guān)（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開關(guān)的斷開是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程，分?jǐn)鄷r(shí)間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負(fù)載斷開時(shí)通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開關(guān)的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，分?jǐn)鄷r(shí)間微秒級(jí)，速度快，無電弧產(chǎn)生。
如圖1所示，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點(diǎn)時(shí)才能動(dòng)作，且無法瞬時(shí)切斷電流，而固態(tài)開關(guān)則可以在電流升至B點(diǎn)時(shí)即瞬間切斷短路電流。

圖1 短路故障前后電流與時(shí)間關(guān)系圖

從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統(tǒng)空氣開關(guān)與固態(tài)開關(guān)在短路時(shí)所釋放的能量差別可以達(dá)到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配限流式保護(hù)器的回路發(fā)生短路故障時(shí)，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而降低了電氣火災(zāi)。
2）ASCP200-1功能特點(diǎn)

ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器是單相限流式保護(hù)器，額定電流為63A。主要功能如下:
A）短路保護(hù)功能，線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)；
B）過載保護(hù)功能，線路持續(xù)過載時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；
C）表內(nèi)超溫保護(hù)功能，保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器限流保護(hù)；
D）過/欠壓保護(hù)功能，線路欠壓或過壓時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；
E）電纜溫度監(jiān)測功能，被測線纜溫度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；
F）漏電流監(jiān)測功能，線路漏電超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器告警或限流保護(hù)（可設(shè)）；
G）通訊功能，保護(hù)器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺(tái)，或第三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
3）ASCP200-1技術(shù)參數(shù)

4）ASCP200-1應(yīng)用示意圖
ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器建議安裝在入戶開關(guān)下端，額定電流值根據(jù)入戶開關(guān)的具體規(guī)格進(jìn)行設(shè)置，典型應(yīng)用示意圖如圖2所示：

圖2 ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖

3 小結(jié)
ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器可廣泛應(yīng)用于學(xué)校、醫(yī)院、商場、賓館、場所、寺廟、文物建筑、會(huì)展、住宅、倉庫、幼兒園、老年人建筑、集體宿舍、電動(dòng)車充電站及租賃式商場商鋪、批發(fā)市場、集貿(mào)市場、甲乙丙類危險(xiǎn)品庫房等各種用電場所末端干、支路的線路保護(hù)。

【參考文獻(xiàn)】
[1]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版
[2]《GB50096-2011住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》
[3]王丹暉 家用電氣火災(zāi)監(jiān)控解決方案