剩余电流式电气火灾监控探测器-solarbe文库

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剩余电流式电气火灾监控探测器济南盛尔顿技术支持 13188930042 【提要】本文重点阐述笔者对电气火灾监控系统中剩余电流式电气火灾监控探测器设备选型、工程安装及常见问题解决方法。剩余电流式电气火灾监控探测器的种类剩余电流式电气火灾监控探测器有以下分类1、非独立式探测器能探测剩余电流，并在该剩余电流达到设定值时输出一个报警信号（电信号或机械信号）。它必须与监控设备连用。最简单的非独立式探测器仅由一个剩余电流互感器、一个微功率继电器（如干簧管）组成。较完善的非独立式探测器具有报警电流设定、地址编码等功能，以集中方式供电。由于没有声光报警，在现场不易及时发现是哪一路线路发生接地故障，使它的应用受到一定的限制。2、独立式探测器能探测剩余电流，并在该剩余电流达到设定值时发出一定强度的声报警和光报警信号，并予以保持，直至手动复位；还应有工作状态指示灯和自检功能。它可以单独使用。较完善的独立式探测器具有报警电流设定、剩余电流电平显示（电流数值或设定值百分比）、报警信号输出（电信号或机械触点信号）、脱扣信号输出（控制断路器的脱扣器动作的机械触点信号）、脱扣输出延时设定。一般来说，独立式探测器以现场 220Vac 方式供电，以便单独使用。如果采用集中 24V 方式供电，意味着必须要接到监控系统中，除非专门为它配一个降压整流器。为连接到监控系统中，可以外接一个地址编码／收发器。许多型号的独立式探测器已把地址编码／收发器集成在内。独立式探测器以功能区分，可以分为⑴剩余电流探测器剩余电流探测器遵循 GB14287.2-2005 标准，单纯以剩余电流探测报警为目标。在工程中使用，已能符合 GB50016-2006建筑设计防火规范、 GB50045-94（ 2005 版）高层民用建筑设计防火规范、 GB13955-2005剩余电流动作保护装置的安装和运行中关于电气火灾监控的要求。⑵扩展型电气火灾监控探测器扩展型电气火灾监控探测器是在剩余电流探测器的基础上，增加了对电流、电压的监测，具有过电流、短路、过电压、欠电压、缺相、断零等电路故障的综合电气报警功能，对供用电提供较全面的安全监控。然而过度地追求多功能，会淡化电气火灾监控系统的基本任务，降低探测器的可靠性。例如不恰当地加入计量功能、防雷功能等，将可能与国家相关标准相抵触。电气火灾监控探测器不应当企图代替现有成熟的电器附件。独立式探测器以结构区分，可以分为⑴外置互感器式探测器剩余电流互感器与探测器本体分离，互感器通过一段信号线与探测器连接。这种方式为安装提供了很好的灵活性，只要配用不同窗口尺寸的互感器，就可以使用在各种电流等级的线路上。互感器与探测器本体可以相距数米至数十米。但这种方式对互感器及信号线的要求较高。⑵内置断路器式探测器把断路器、剩余电流互感器集成在探测器内，类似于 RCBO。这种方式使安装变得很方便，只须接进线和出线。由于厂家整体装配，用户无须顾虑周围电磁环境的干扰。有些型号还内置了电动操作机构，具备自动或遥控分闸和合闸的能力，特别在无人值守的场所，能有效地提高设备运行率。这种探测器一般都具有不同程度的扩展功能。由于内部结构较复杂，因而对零部件的可靠性要求较高。而且内置断路器的电流容量是固定的，因此只能运行在最大正常工作电流不大于断路器额定电流的线路上。⑶多通道式探测器在一个探测器上可接入 2 个及以上的剩余电流互感器，同时监控多个供电回路。有的型号把通道做成卡式组件，每个通道有独立的地址、设置、报警和输出，在相同的探测器机架上可灵活组合成 1～ 10 通道探测器。这种方式实际上可看作是若干个探测器与区域控制器的组合，本身就形成了一个简易监控系统。它特别适用于多个需要监控的回路较为集中的地方，例如一级配电柜、小型配电室。一台 10 通道探测器就可以对 500m2 以下的网吧、餐厅等营业场所的接地故障进行有效监控，大幅度节省了投资。剩余电流式电气火灾监控探测器的选型不同形式的剩余电流式探测器，各有特点、各有所长，不能以形式“分代”，也不是孰优孰劣的问题。现在来预测剩余电流式探测器的结构 “发展方向”尚为时过早。对于不同的场合，有不同的使用需求，设计电气火灾监控系统时应进行合理的选型。1、应掌握的几个原则●选用经过国家消防电子产品质量监督检验中心型式检验的产品，不能用没有消防检验报告的产品。●选用生产工艺成熟、服务有保障、有历史积淀的产品，慎用未经长期实践应用考验的产品（不论多么廉价）。●尽量选用同一系列的产品，避免选用过多的型号。这有利于安装调试、运行管理、维修服务。2、应考虑的几个细节●宜采用独立式探测器，使现场人员能更直接地得到报警信息。●当监控点相对集中时（如变电房内的开关柜），可采用多通道探测器，以简化安装及节省投资。●应选择报警值和动作时间可调、剩余电流值可显示的探测器。这样不仅可以现场设定报警值，避免灵敏度过高、实现选择性保护，又可掌握正常运行时的泄漏电流值，为故障的处理提供参考依据。●应采用能接收监控主机的控制信号并可现场设定输出或不输出脱扣信号的探测器。在许多情况下，即使要求发生接地故障时只报警而不断电，也还希望在必要时能通过监控主机遥控断电。探测器输出的脱扣信号，最好是能直接接通分励脱扣器激励电源的开关量（即探测器内的继电器触点，容量至少应是 250V／ 1A）。受控的断路器应配备分励脱扣器。一般探测器与断路器装在同一个配电柜内，因此分励脱扣器的激励电源宜就地采用 220V，而不必用远控才必须的 24V。另外，为反映断路器的分合状态，探测器还应具有接收断路器输出取样或断路器辅助开关信号的输入端子。●要充分考虑使用对象、环境以及操作人员的习惯和素质。强调现场操作的易用性、参数设定的直观性。有些产品的报警参数、动作特性采用 LCD 显示、多层菜单、步进设定的方式，如果手头没有说明书，恐怕电气工程师也不容易很快弄好。对大多数现场管理电工来说，清晰的面板标示、开关式的设定操作是比较容易掌握的。●应注重探测器结构的坚固性、长期运行的可靠性，以及强电环境下的电磁兼容性能。美观只是次要的考虑。有些产品的外观确实漂亮，但单薄的塑料外壳是否足够坚固（特别是内置断路器式探测器），电磁屏蔽能力是否足以保护探测器内部电路抗御强电磁干扰，都是需要考察的。毕竟这里需要的是坦克而不是轿车。●尽量从整个系统的角度考虑后续工程的投资效益和施工难度。例如采用 “二总线”方式的探测器，如上篇（再谈）提到的，专用电源线是一项不小的费用。有一个 400 多个监控点的项目，设计“二总线”的电源线单线截面要求 2.5mm2 ，总长达 4km。且不说现在铜是多么贵，光是布线穿管的施工难度，比 RVVSP2 1.0 的双绞软线就大许多。又例如某项目规模很小，但要另造几个配电柜；这时不妨考虑用几个内置断路器式探测器，直接串到线路里就可以了。●要注意剩余电流互感器与线缆的配合。不同电流等级和结构的线缆、不同排列方式的铜（铝）排，对剩余电流互感器窗口尺寸的要求也不同。笔者接触过的不少设计图纸，虽然确定了探测器的型号，但没有顾及剩余电流互感器。其实，外置互感器式探测器选型设计中相当大的工作量在于确定剩余电流互感器的型号。圆型窗口的互感器适合多芯（ 3＋ 1）电缆，矩形窗口适合铜（铝）排和单芯电缆组。关于剩余电流互感器剩余电流互感器是剩余电流监控探测器的重要组成部分。1、基本要求对剩余电流互感器最基本的要求是● mA 级的高灵敏度（ 10～ 1500mA）；●输出的宽线性（± 5％）；● 40A 以上过载冲击后的恢复能力（±１％）；●拟合电流偏离窗口中心位置时输出的一致性（± 5％）；●足够的窗口尺寸（ 1.3 倍线缆截面积）。2、外置式剩余电流互感器对于外置互感器式探测器，由于剩余电流互感器与探测器本体分离，安装在配电柜内断路器附近，很可能周围还有其他大电流回路的线缆，对剩余电流互感器会产生很强的电磁干扰，因此还有特别的要求●尽可能低的漏磁；●尽可能高的输出电平；●良好的屏蔽性能；●良好的绝缘性能；●抗干扰的信号传输能力；●尽可能小的体积、安装方便、牢靠。这些性能的高低，取决于剩余电流互感器的设计、用材和工艺。3、“开合式”和“闭合式”剩余电流互感器在结构上，目前有“开合式”和“闭合式”两种。开合式剩余电流互感器由上下或左右两部分组成，可以在线缆敷设完成后再安装，对后期增补的漏电监控工程尤为方便，但精度和稳定性较低且价格较高。闭合式剩余电流互感器性能稳定，但安装时必须穿线，适合在配电柜内预装。有些闭合式剩余电流互感器把三个 C.T（电流互感器）组装在一起，成为“组合式剩余电流 -电流互感器”。厂家的意图是为配电柜组装提供一定程度的方便，但笔者不赞成这样的安排。如果用户需要电流检测，完全可以自行采购工艺上很成熟、市场上很便宜的 C.T。这种结构还带来三个 C.T与紧靠在一起的剩余电流铁芯的漏磁叠加干扰互相影响，理论分析表明在很多情况下将产生伪读数。另外还会带来很多使用上的适应性问题。4、信号输出方式外置式剩余电流互感器的信号输出方式有两种“直接输出方式”和“变换输出方式”。直接输出方式与 C.T一样，在无源状态下工作，输出是 50Hz 的工频信号。为获得较高的输出电平，互感器二次线圈匝数很多，因而输出阻抗较高，传输过程易受干扰。除非采用性能良好的屏蔽手段，否则在配电室内强而复杂的电磁环境里，超过 5 米的传输距离将可能使信号受到严重干扰，以至不能反映真实的剩余电流。变换输出方式一般是有源的（由探测器提供电源），输出是直流信号或载波信号。互感器内部含有线性变换电路（或变换元件，如霍尔传感器等）和放大、校正、调零电路，可以做到较高的输出电平和较低的输出阻抗。变换输出方式的性价比高，在配电室内用一般的导线传输距离可达 50 米，信号畸变小于１％。5、外置式剩余电流互感器的选配根据 GB14287.2-2005，在不同等级的电流回路上，对剩余电流互感器的电性能要求是相同的，只是窗口尺寸不同。下图是剩余电流互感器安装在断路器下端的选型参考。圆形电缆与圆形窗口互感器的选配与此类似。三谈电气火灾监控系统（ ACS-E）的设置断路器断路器 A B 配用互感器配用互感器配用互感器高度牌号壳架容量（ mm）（ mm）窗口宽度 C 窗口高度下沿 D 上沿 EABB 125A 100 25.5 128 16 20 36 160A 120 37.5 128 16 20 36 250A 140 25 168 24 20 44 400A 184 25 232 32 20 52 630A/800A 278 41.5 280 80 22 102 M1 63A 101 20 128 16 20 36 100A 120 24 128 16 20 36 225A 140 24 168 24 20 44 400A 198 38 232 32 20 52 630A 240 44 280 80 22 102 剩余电流式电气火灾监控探测器的工程安装1、工程实例⑴二级配电柜的设计实例（见图 1）主断路器为 CM1-100M/3310-100A（ CM1-M型 3 极100A 壳架，额定电流 100A，附 220V分励脱扣器）。分断路器为 15 个 C65N/C型单极空气开关，分三组接于 La、 Lb、 Lc 相（ W1～ W15）， W16的断路器为 CM1-100M/3-80A（ CM1-M型 3极 100A 壳架，额定电流 80A）。装 LMZ1-0.5 型 150/5 电流互感器三个（配电流表）及 1.5（ 6） A千瓦时表。设计要求在本柜安装 DL-Ⅲ型剩余电流式电气火灾监控探测器，并要求设定剩余电流达 300mA时，延时 0.5 秒控制主断路器分断；同时向消防控制室的 05XT型电气火灾监控系统送出报警信号。剩余电流互感器采用 MD128 16 型。图 1.MCA1配电柜剩余电流监控探测器在该柜内的连接见图 2。探测器安装在柜面的开孔（ 112112mm2）上，位于三个电流表下方，与千瓦时表并列。探测器的工作电源（ L、 N）取自进线其中一相。 Lo、 No是断路器分闸或合闸的取样。 T-T 是探测器驱动分励脱扣器动作的输出端子，实际上是探测器内部的一组继电器常开触点。分合闸取样和分励脱扣器电源均取自断路器出线端的任意一相。探测器通过一条四芯线与 MD型剩余电流互感器连接。此种互感器是变换输出方式的，因此无须作特别的屏蔽措施。所有接线（除系统通讯总线外）可以用 250Vac绝缘强度的 PVC7 0.1 的普通软线。按钮开关 -SS 用于断路器现场手动分闸。其他型号的剩余电流监控探测器的连接，与此大同小异。⑵一级配电柜的设计实例大型和重要建筑物变电室的主要一级配电柜常同时设计剩余电流监测，一般要求当剩余电流超过设定值时只报警而不分断。多通道式探测器特别适合对一级配电柜内的多个输出回路分别进行监测。图 3 是某建筑低压配电系统中一个位于变电室内编号为“ AE5”的一级配电柜设计图。图 3、 AE5配电柜设计要求在本柜安装 DL-D型 5 通道剩余电流式电气火灾监控探测器，并要求各通道分别按图纸预设剩余电流报警值，同时通过系统通讯总线向消防控制室的 05XT 型电气火灾监控系统送出报警信号。依据各回路电缆截面（包括绝缘层）采用不同窗口尺寸的 MD 型剩余电流互感器。设计不要求控制断路器分断，因此探测器的接线也简单得多。探测器的工作电源（ L、N）取自进线中任意一相，五条四芯线分别与五个剩余电流互感器连接。需要注意的是五个互感器要 1～ 5 编号，对应接入 1～ 5 通道。各通道按图纸要求设定剩余电流报警值，不能混淆。应同时在探测器各通道标明该回路编号（如 WE27, ），以使系统联网工程进行地址编码时方便识别。2、常见问题⑴配电柜未预留监控探测器和剩余电流互感器位置有不少这样的情况设计需要增补剩余电流报警，监控探测器和互感器的型号尚未最后确定，或未取得监控探测器和互感器的实物和准确尺寸数据，配电柜就先行投入装配。结果迟到的探测器和互感器没有合适的安装空间，造成配电柜返工。应先采购监控探测器和剩余电流互感器，至少要取得样品，合理规划好配电柜面板和内部布局，才进行配电柜的制作和装配。⑵监控探测器在配电柜内位置不当监控探测器应安装在配电柜面板（或柜门）上。有不少配电柜的装配为了简便，把探测器装在柜内。当柜门关上后，声光报警都感觉不到了，保护在很大程度上就失去意义。如果一定要装在柜内，则必须保证探测器的报警灯光和声响不被屏蔽。⑶监控探测器电源取电点不当探测器的工作电源应从断路器的进线端取出，即使断路器分断，探测器仍能工作。探测器工作电源和取样的零线（ N、 No）如果取自剩余电流互感器的上游，则其相线（ L、 Lo）也必须取自剩余电流互感器的上游（见图 4a）。有时因配电柜内布局所限，也可以把剩余电流互感器安排在断路器的进线端，这时探测器工作电源和取样都应取自剩余电流互感器的下游（见图 4b）。图 4c、 d 的接法，使探测器工作的单线电流通过了互感器，将会造成剩余电流探测的误差。图 4 探测器电源的连接⑷配电柜制作和装配未顾及通讯总线联网系统通讯总线联网是后期工程的工作，作为配电柜装配无须连接；但应在探测器附近留有足够的空间，以方便总线联网的接线。还应考虑给通讯缆线留有进出线孔和固定位置。柜内通讯缆线的走线路径应尽量远离 380V 高压和发热部件。⑸配电柜内其他用电部件电源取电点不当经常出现配电柜装配完成后，空载试通电时探测器报警，或显示相当数值的漏电电流。这往往是配电柜内其他用电部件（如指示灯、风扇、保护器、整流器等等）电源取电点不当。原因与第⑶点相同。我们必须牢记，凡是装有剩余电流保护或报警装置（包括 RCBO）的线路，相线和零线必须同时同向穿过剩余电流互感器，而保护地线（ PE）不能穿过。穿过剩余电流互感器后的下游线路必须是独立的，不能与剩余电流互感器的上游线路 “共零” 或有任何电气连接，零（ N 或 PEN）线不允许重复接地。济南盛尔顿电子设备有限公司联系人魏欣电话 / 传真 0531-88803485 微信 / 手机 13188930042 网址 http//www.shengerdun.com 地址济南市高新区丁豪广场