電氣防火限流式保護器在家庭防火監(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器工作原理、主要功能、技術(shù)特點和應(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)，給社會經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)安全造成了巨大損失，這不能不引起全社會的重視。

根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年全年共接報火災(zāi)23.3萬起，亡1335人，傷837人，直接財產(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下，電氣故障引發(fā)的火災(zāi)占比也越來越高。2019年統(tǒng)計的住宅火災(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)中該比例更達到42.9%，癱瘓、殘疾、精神病人等群體的比重達到44.3%（與年齡分別統(tǒng)計）。
這兩個突出問題應(yīng)引起關(guān)注，要求我們切實加強源頭治理，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前火災(zāi)預(yù)防工作中的一項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
我國目前針對住宅領(lǐng)域的家用電氣火災(zāi)監(jiān)控方面的標準及設(shè)計規(guī)范比較少。家庭入戶電源進線一般只根據(jù)《GB50096-2011住宅設(shè)計規(guī)范》中的要求安裝了漏電保護開關(guān)。《GB50096-2011住宅設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：
8.7.2 住宅供電系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)符合下列規(guī)定：
……6 每幢住宅的總電源進線應(yīng)設(shè)剩余電流動作保護或剩余電流動作報警。
除此之外，并沒有其它針對性要求，但實際上只監(jiān)控每幢住宅的總電源進線剩余電流是不夠的。
《中國消防年鑒》中的統(tǒng)計數(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、過負荷等，但家庭中目前并沒有的、針對性的監(jiān)測手段。
實際上，當前電氣火災(zāi)之所以持續(xù)高發(fā)，除了和人們對家用電氣火災(zāi)監(jiān)控重視不夠，防范意識淡薄之外，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防火漏電電流動作報警器》發(fā)布實施。但是該國標實施后相關(guān)的規(guī)范和標準沒有同步出臺，隨后的十多年也沒有太多的產(chǎn)品進入市場，但這十多年正是我國人均用電量飛速上漲的時期，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)》系列標準、《GB13955剩余電流動作保護裝置的安裝運行》等相繼推出。同時，《GB50045-2005高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》局部修訂條文，加入第9.5條“漏電火災(zāi)報警系統(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，尤其加大對電氣火災(zāi)早期預(yù)警、預(yù)報的強制性規(guī)定 。《JGJ16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》、《DG/TJ 2048-2008民用建筑電氣防火設(shè)計規(guī)程》、《JGJ 242-2011住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》、《GB50096-20l1住宅設(shè)計規(guī)范》、《GB50116-2013火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、《GB50016-2014建筑設(shè)計防火規(guī) 范》等重要標準和設(shè)計規(guī)范相繼推出，在民用建筑電氣設(shè)計領(lǐng)域具有指導(dǎo)性意義。
其中對電氣火災(zāi)監(jiān)控是對指導(dǎo)意義的《GBl4287 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》標準體系，也從2005年的3大部分更新擴展為計劃中的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器”兩項標準已經(jīng)推出征求意見稿。
由此，電氣火災(zāi)監(jiān)控領(lǐng)域進一步得到規(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、過負荷及其它電氣故障。當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器、智能防火開關(guān)等，都是根據(jù)標準規(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)的一個細分領(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、運行安全可靠、經(jīng)濟性強，基于這種考慮，安科瑞電氣推出的ASCP200-1電氣防火限流保護器基本涵蓋了上面的全部故障類型，可以為用戶提供一個簡單可靠的高性價比解決方案。
1）ASCP200-1工作原理
ASCP200-1電氣防火限流式保護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)的斷開是一種機械運動過程，分斷時間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時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)部的載流子運動實現(xiàn)，分斷時間微秒級，速度快，無電弧產(chǎn)生。
如圖1所示，當發(fā)生短路故障時，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態(tài)開關(guān)則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。

圖1 短路故障前后電流與時間關(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)在短路時所釋放的能量差別可以達到數(shù)千倍之多。因此當裝配限流式保護器的回路發(fā)生短路故障時，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

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，額定電流為63A。主要功能如下:
A）短路保護功能，線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護；
B）過載保護功能，線路持續(xù)過載時，保護器限流保護；
C）表內(nèi)超溫保護功能，保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器限流保護；
D）過/欠壓保護功能，線路欠壓或過壓時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；
E）電纜溫度監(jiān)測功能，被測線纜溫度超過報警設(shè)定值時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；
F）漏電流監(jiān)測功能，線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；
G）通訊功能，保護器配置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，或第三方監(jiān)控軟件或平臺，從而實現(xiàn)遠程監(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、會展、住宅、倉庫、幼兒園、老年人建筑、集體宿舍、電動車充電站及租賃式商場商鋪、批發(fā)市場、集貿(mào)市場、甲乙丙類危險品庫房等各種用電場所末端干、支路的線路保護。

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