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技術文章

淺談限流式保護器在家庭用電安全防火中的應用

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淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】電器設備陳舊、線路老化長期得不到更換,是引發家庭火災的原因之一。
【關鍵詞】家庭火災;安全用電;防火
0前言
    冬春季節,電暖氣、電褥子、電水壺、電飯煲等家庭電器的使用頻次增加,家庭用電負荷加重,火災隱患也悄然而至。
    在這里給您介紹一下重要的安全用電小常識。
1小心!這些情況可能引發火災
1.1高溫
    一般電氣設備、線路在運行過程中,會產生一定的溫度,如60W的電燈表面溫度為1 3 7℃~1 80℃;1000W的碘鎢燈,其表面溫度為600℃~800℃。功率不同,表面溫度不同,隨著功率變大,其表面溫度也逐步升高。
特別是發生故障的電器設備及線路,產生的溫度就更高。如導線接觸不良可產生1000℃的高溫。還有電熱器本身就產生高溫,如電爐、電熱毯、電熨斗,在使用過程中稍有不慎,就可能引起火災。
1.2電火花
    電器在安裝和使用過程中,接通或切斷電源、線路短路或裸導線相碰,金屬件碰到裸導線,電線接頭處接觸不好,產生松動等,都會產生電火花或電弧。電弧的溫度可達3000℃,這樣的高溫能引燃大多數可燃物。
1.3電器設備陳舊、線路老化長期得不到更換,也是引發火災的原因之一
    導線在正常情況下大約使用25年,如果使用條件差,沒有按具體環境選擇導線的類型,導線長期處于過負荷狀態,這樣就會加速導線絕緣老化、損壞,容易誘發火災。
1.4用電負荷變大
    隨著人民生活水平的提高,城鄉居民家庭用電越來越多,電視機、電風扇、洗衣機、電冰箱、電飯鍋、電熨斗等已為普通家庭所有,有電熱器、空調器、微波爐、錄放相機、組合音響、美容用電器等的家庭也占有很大比例。而這些居民家庭電器線路的鋪設,大部分沒有考慮到現代家用電器的安全載流量,用電負荷過大,容易造成火災。
2家庭安全用電小貼士
2.1合理安裝配電盤
    要將配電盤安裝在室外安全的地方,配電盤下切勿堆放易燃、可燃物品,防止保險絲熔化后熾熱的熔珠掉落,將物品引燃。保險絲的選用要根據家庭用電量,不可隨意更換粗保險絲或用銅、鐵絲、鋁絲代替。有條件的家庭宜安裝合格的空氣開關或漏電保護裝置,當用電量超負荷或發生人員觸電等事故時,它可以及時動作并切斷電流。
2.2正確使用電源線
    家用電源線的主線至少應選用4mm2以上的銅芯線、鋁皮線或塑料護套線,在干燥的屋子里可以采用一般絕緣導線,而在潮濕的屋子里則要采用有保護層的絕緣導線,對經常移動的電氣設備要采用質量好的軟線。老化嚴重的電線,應及時更換。
2.3合理地布置電線
    合理、規范布線,既美觀又安全,能有效防止短路等現象的發生。如果電線采取明敷時,要防止絕緣層受損,可以選用質量好一點的電線或采用穿阻燃PVC塑料管保護;對通過可燃裝飾物表面時要穿輕質阻燃套,有吊頂的房間其吊頂內的電線應采用金屬管或阻燃PVC塑料管保護。對于需要穿過墻壁的電線,為了防止絕緣層破損應將硬塑料管砌于墻內,兩端出口伸出墻面約1厘米。
2.4正確使用家用電器
    首先要認真閱讀電器使用說明書,留心其注意事項和維護保養要求??照{器、微波爐、電熱水器和烘烤箱等家用電器不要頻繁開關機,使用完畢后將其本身開關關閉,同時還應將電源插頭拔下,有條件的安裝單獨的空氣開關。對一些電容器耐壓值不夠的家用電器,因發熱或受潮或就會發生電容被擊穿而導致燒毀的現象,如果發現溫度異常,應斷電檢查,排除故障,并宜在線路中增設穩壓裝置。
2.5做好防火滅火工作
    離家或睡覺時,要檢查電器是否斷電。有條件的家庭可購置一個2公斤以上的小滅火器,家里還應準備手電、繩子、毛巾等防火逃生工具。一旦發生電器火災,不要驚慌,先要及時拉閘斷電,并大聲向四鄰呼救,拔打火警電話119。同時,用水、濕棉被或平時預備的滅火器迅速滅火。如果火勢太大時,要適時避險,千萬不要戀財,舍不得家具財物什么的,生命是重要的,逃命要緊。
3廚房用電千萬當心
    濕手不得接觸電器和電器裝置,否則易觸電,電燈開關使用拉線開關。電源保險絲不可用銅絲代替。因為銅絲熔點高,不易熔斷,起不到保護電路的作用,應選用適宜的保險絲。燈頭應使用螺口式,并加裝安全罩。電飯煲、電炒鍋、電磁爐等可移動的電器,用完后除關掉開關,還應把插頭拔下,以防開關失靈。因為長時間通電會損壞電器,造成火災。
    一般家庭在正常情況下不宜使用電爐,如要用電爐應有線路。家用照明電路不可接用電爐,因為這樣電爐電熱絲容易和受熱器接觸而直接或間接造成觸電事故。
4日光燈也會引起火災
    盡管日光燈的燈管溫度不高,可實際上由日光燈引起的火災也時有發生,這是何故呢?問題不在燈管,而是由日光燈的鎮流器引起的。
    不同規格的日光燈對電壓和電流的要求各不一樣,因此都要配裝一只鎮流器,用來降低電壓和限制電流,鎮流器由漆包線圈和硅鋼片組成。其結構像一個小型變壓器,所不同的是它只有一組線圈。鎮流器在通電時要消耗一部分電能,并將電能轉化為熱能。所以,鎮流器通電后,線圈和硅鋼片都要發熱,尤其是質量較差的就更易發熱,若遇溫度過高時,會使絕緣損壞,形成短路,以致引燃附近的可燃物。
    因此,在購買時要選擇質量好的,在安裝時不能將鎮流器直接裝在可燃材料上,并注意與可燃物保持一定的距離,在日常生活中還要注意防潮防濕和通風,不要頻繁地開關日光燈。
5使用微波爐“四忌一應"
5.1忌用封閉容器
    加熱液體時應使用廣口容器,因為在封閉容器內食物加熱產生的熱量不容易散發,使容器內壓力過高,易引起爆破事故。即使在煎煮帶殼食物時,也要事先用針或筷子將殼刺破,以免加熱后引起爆裂、飛濺弄臟爐壁,或者濺出傷人。
5.2忌油炸食品
    因高溫油會發生飛濺導致火災。如萬一不慎引起爐內起火時,切忌開門,而應先關閉電源,待火熄滅后再開門降溫。
5.3忌長時間在微波爐前工作
    開啟微爐后,人應遠離微波爐或人距離微波爐至少在l米之外。
5.4忌將帶殼的雞蛋、帶密封包裝的食品直接烹調,可引起爆炸
5.5爐內應經常保持清潔
    在斷開電源后,使用濕布與中性洗滌劑擦拭,不要沖洗,勿讓水流入爐內電器中。
6用電褥子取暖“三大注意"
    電褥子在使用時,要看清使用的電壓與家庭電源的電壓是否一樣;不要弄濕電褥子,否則容易造成漏電,避免折斷電熱絲,防止造成短路;通電時間不能過長普通型電褥子不要與熱水袋等其他熱源同時共用,以避免造成局部過熱;電褥子使用完后要拔掉電源插頭。
    此外,電褥子取暖還應注意:一是購買正規廠家的電褥子。在購買中要把好質量關;二是在使用時,電褥子應平鋪在床單或者薄的褥子下面,不能折疊起來使用。保存時應將電褥子卷成筒狀切忌折疊。大多數電褥子通電30分鐘后溫度就會上升到38℃左右,這時應該將調溫開關撥到低溫檔或者關掉電源;三是不能將電褥子鋪在有尖銳突起的物體上使用;濕了的或臟的電褥子不能用手揉搓,否則會損傷電熱線的絕緣層或者折斷電熱線,應該用軟毛刷蘸水洗刷,晾干后才能使用。
7限流式保護器在電氣防火的應用
7.1限流式保護器的功能及應用方案
7.1.1限流式保護器的設計
    電氣防火限流式保護器可有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大,以及使用壽命短等當弊端,發生短路故障時,能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護,從而能顯著減少電氣火災事故,保障使用場所人員和財產的安全。
    安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態開關,不同于傳統家用的空氣開關(微斷)。我們知道,傳統空氣開關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生。而固態開關的斷開則是依靠半導體內部的載流子運動實現,分斷時間微秒級,速度快,無電弧產生。
    如圖1所示,當發生短路故障時,傳統空氣開關在電流升至C點時才能動作,且無法瞬時切斷電流,而固態開關則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。

短路故障前后電流與時間關系圖
    從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt,可以很容易看出,傳統空氣開關與固態開關在短路時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生短路故障時,就可以避免電弧的產生,從而有效降低了電氣火災。
7.1.2 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,較大額定電流為63A。主要功能如下:
A)短路保護功能,線路發生短路故障時,能在150微秒內實現快速限流保護;
B)過載保護功能,線路持續過載時,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);
E)電纜溫度監測功能,被測線纜溫度超過報警設定值時,保護器告警或限流保護(可設);
F)漏電流監測功能,線路漏電超過報警設定值時,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無線通訊,可以將數據發送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺,或第三方監控軟件或平臺,從而實現遠程監控。
7.1.3 ASCP200-1技術參數
7.1.4應用方案圖示
    ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶開關下端,額定電流值根據入戶開關的具體規格進行設置,典型應用示意圖如圖2所示:
ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖
7.1.5使用注意事項
    在選用限流式保護器時,限流式保護器的設定的額定電流應該與其前一級的斷路器的額定電流保持一致。例如,當限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時,應將限流式保護器的額定電流設置為32A。為保障限流式保護器的正常使用,嚴禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。
    ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝,可以掛墻安裝,也可以安裝在箱體內,應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質,并注意環境溫度和通風散熱。
    為確??煽窟B接,接線時應按接線圖進行,同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱,也避免因接觸不良而導致保護器工作不正常,線頭應采用合適大小的U形冷壓頭壓接后,再插入保護器相應端子上并將螺釘擰緊壓實。
    保護器內部帶有交流電,嚴禁非人士擅自打開產品外殼。保護器在使用期間,若被保護線路發生短路或過載故障而被限流保護時,保護器仍處于帶電狀態,不允許隨意碰觸用電線路的金屬部分。待檢查線路,并排除故障后,長按保護器的復位按鍵約2秒鐘,使保護器恢復正常運行時。
    當保護器因超溫而發生限流保護時,則可能是因為負載電流過大,環境溫度過高或通風散熱不良等原因導致,可通過加強通風等措施,等保護器溫度降下來后,再長按復位鍵,使保護器復位,恢復正常運行。


參考文獻

[1]楊元平,杜華強.安全用電防火災.
[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.


作者簡介:淮亞利,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事電氣防火限流式保護器的研發與應用。



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