電氣防火限流式保護器在家庭防火監控中的應用探討

摘 要：本文通過(guò)分析近年火災事故統計數據和回顧國內相關(guān)規范的編制歷史，結合電氣火災監控的要求和現狀，給出了一種切合實(shí)際的家庭電氣火災監控解決方案，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(diǎn)和應用示意圖。
關(guān)鍵詞 ：電氣火災；家庭 ；電氣防火限流式保護器；ASCP200-1
0 引言
近年來(lái)，火災事故頻發(fā)，不但總起數呈增長(cháng)態(tài)勢，重大和特別重大火災也明顯加多發(fā)，給社會(huì )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(huì )的重視。
根據應急管理部消防救援局的統計數據，2019年全年共接報火災23.3萬(wàn)起，亡1335人，傷837人，直接財產(chǎn)損失36.12億元。其中城鄉居民住宅火災占火災總數的44.8%，但是全年共造成1045人死亡，占總數的78.3%，遠超其他場(chǎng)所亡人的總和。
特別值得關(guān)注的是，在電氣設備使用越來(lái)越廣泛的當下，電氣故障引發(fā)的火災占比也越來(lái)越高。2019年統計的住宅火災中，已查明原因的火災，有52%系電氣原因引起，其中各類(lèi)家用電器、電動(dòng)車(chē)、電氣線(xiàn)路等引發(fā)的火災尤其突出。
另外，隨著(zhù)我國人口老齡化的加快，火災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人口16.2%的比重，而住宅火災中該比例達到42.9%，癱瘓、殘疾、精神病人等群體的比重達到44.3%（與年齡分別統計）。
這兩個(gè)突出問(wèn)題應引起重點(diǎn)關(guān)注，要求我們切實(shí)加強源頭治理，提升居民住宅火災防控水平。毫無(wú)疑問(wèn)，家庭用電防火己成為我國當火災預防工作中的一項十分重要和緊迫的工作。
1 家用電氣防火現狀及相關(guān)規范
我國目針對住宅領(lǐng)域的家用電氣火災監控方面的標準及設計規范比較少。家庭入戶(hù)電源進(jìn)線(xiàn)一般只根據《GB50096-2011住宅設計規范》中的要求安裝了漏電保護開(kāi)關(guān)?！禛B50096-2011住宅設計規范》中規定：
8.7.2 住宅供電系統的設計，應符合下列規定：
……6 每幢住宅的總電源進(jìn)線(xiàn)應設剩余電流動(dòng)作保護或剩余電流動(dòng)作報警。
除此之外，并沒(méi)有其它針對性要求，但實(shí)際上只監控每幢住宅的總電源進(jìn)線(xiàn)剩余電流是不夠的。
《中國消防年鑒》中的統計數據顯示，由于剩余電流導致的電氣火災發(fā)生數量占比并不高，還有占比高的短路、過(guò)熱、接觸不良、電氣故障、過(guò)負荷等，但家庭中目并沒(méi)有有效的、針對性的監測手段。
實(shí)際上，當電氣火災之所以持續高發(fā)，除了和人們對家用電氣火災監控重視不夠，防范意識淡薄之外，也和歷*家用電氣火災監控方面的相關(guān)規范得不到執行和落實(shí)有關(guān)。
1993年，由沈陽(yáng)消防研究所組織編制的《GB14287-93防火漏電電流動(dòng)作報警器》發(fā)布實(shí)施。但是該國標實(shí)施后相關(guān)的規范和標準沒(méi)有同步出臺，隨后的十多年也沒(méi)有太多的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，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管手段跟不上，以至于電氣火災占比從1978年的7.8％一路上升到近幾年的四成以上。
2005年，《GB14287 電氣火災監控系統》系列標準、《GB13955剩余電流動(dòng)作保護裝置的安裝運行》等相繼推出。同時(shí)，《GB50045-2005高層民用建筑設計防火規范》局部修訂條文，加入第9.5條“漏電火災報警系統”。2005年之后，電氣火災監控系統開(kāi)始趨于規范化。
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“預防為主、防消結合”的方針，尤其加大對電氣火災早期預警、預報的強制性規定 ?！禞GJ16-2008 民用建筑電氣設計規范》、《DG/TJ 2048-2008民用建筑電氣防火設計規程》、《JGJ 242-2011住宅建筑電氣設計規范》、《GB50096-20l1住宅設計規范》、《GB50116-2013火災自動(dòng)報警系統設計規范》、《GB50016-2014建筑設計防火規 范》等重要標準和設計規范相繼推出，在民用建筑電氣設計領(lǐng)域具有指導性意義。
其中對電氣火災監控是對指導意義的《GBl4287 電氣火災監控系統》標準體系，也從2005年的3大部分新擴展為計劃中的6大部分。其中“第1部分：電氣火災監控設備”、“第2部分：剩余電流式電氣火災監控探測器”、“第3部分：測溫式電氣火災監控探測器”、“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監控探測器”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(jiàn)稿。
由此，電氣火災監控領(lǐng)域進(jìn)一步得到規范。
2 家用電氣火災監控解決方案
根據面的分析，一個(gè)比較完善的電氣火災監控方案應該能覆蓋到剩余電流、短路、過(guò)熱、接觸不良、過(guò)負荷及其它電氣故障。當市場(chǎng)中比較常見(jiàn)的產(chǎn)品，如組合式電氣火災監控探測器、故障電弧探測器、電氣防火限流式保護器、智能防火開(kāi)關(guān)等，都是根據標準規范的相關(guān)要求或者故障類(lèi)型而開(kāi)發(fā)各有側重的產(chǎn)品。
但家用電氣火災監控系統作為電氣火災監控系統的一個(gè)細分領(lǐng)域，在家庭特定的應用環(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(jiǎn)潔、易安裝布線(xiàn)、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(lèi)型，可以為用戶(hù)提供一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的高性?xún)r(jià)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(kāi)關(guān)，不同于傳統家用的空氣開(kāi)關(guān)（微斷）。我們知道，傳統空氣開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)是一種機械運動(dòng)過(guò)程，分斷時(shí)間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開(kāi)時(shí)通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)則是依靠半導體內部的載流子運動(dòng)實(shí)現，分斷時(shí)間微秒級，速度快，無(wú)電弧產(chǎn)生。
如圖1所示，當發(fā)生短路故障時(shí)，傳統空氣開(kāi)關(guān)在電流升至C點(diǎn)時(shí)才能動(dòng)作，且無(wú)法瞬時(shí)切斷電流，而固態(tài)開(kāi)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 短路故障后電流與時(shí)間關(guān)系圖

從流過(guò)電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統空氣開(kāi)關(guān)與固態(tài)開(kāi)關(guān)在短路時(shí)所釋放的能量差別可以達到數千倍之多。因此當裝配限流式保護器的回路發(fā)生短路故障時(shí)，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災。
2）ASCP200-1功能特點(diǎn)

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(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內實(shí)現快速限流保護；
B）過(guò)載保護功能，線(xiàn)路持續過(guò)載時(shí)，保護器限流保護；
C）表內超溫保護功能，保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護器限流保護；
D）過(guò)/欠壓保護功能，線(xiàn)路欠壓或過(guò)壓時(shí)，保護器告警或限流保護（可設）；
E）電纜溫度監測功能，被測線(xiàn)纜溫度超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器告警或限流保護（可設）；
F）漏電流監測功能，線(xiàn)路漏電超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器告警或限流保護（可設）；
G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無(wú)線(xiàn)通訊，可以將數據發(fā)送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監控軟件或平臺，從而實(shí)現遠程監控。
3）ASCP200-1技術(shù)參數

4）ASCP200-1應用示意圖
ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶(hù)開(kāi)關(guān)下端，額定電流值根據入戶(hù)開(kāi)關(guān)的具體規格進(jìn)行設置，典型應用示意圖如圖2所示：

圖2 ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖

3 小結
ASCP200-1型電氣防火限流式保護器可廣泛應用于學(xué)校、醫院、商場(chǎng)、賓館、娛樂(lè )場(chǎng)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(chē)充電站及租賃式商場(chǎng)商鋪、批發(fā)市場(chǎng)、集貿市場(chǎng)、甲乙丙類(lèi)危險品庫房等各種用電場(chǎng)所末端干、支路的線(xiàn)路保護。

【參考文獻】
[1]企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版
[2]《GB50096-2011住宅設計規范》
[3]王丹暉 家用電氣火災監控解決方案