限流式保护器在民用建筑电气防火中的应用有哪些「民用建筑电气规范2018」

时间：2022-12-10 11:29:30来源：搜狐

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【摘要】为减少或消除民用建筑中产生电气火灾的条件，从配电线路保护元件、配电线路过负荷、短路接地故障、电弧、线路敷设和设备安装以及使用可燃气体的场所等方面探讨了电气防火设计,可为电气设计人员提供参考。

【关键词】电气火灾；电气防火线路式保护器；配电线路；过负荷；短路

0前言

随着建筑技术的进步、建筑材料的创新以及城镇化的加快,建筑规模越来越大，建筑物越建越高,建筑功能越来越复杂，并且伴随经济的发展以及生活水平的提高，用电设备越来越多，对电能的需求和依赖不断增大，因而对电气防火设计的要求也越来越高。电气防火就是要消除隐患，防患于未然。

1正确选用配电线路保护元件

1.1末端配电线路不宜选用熔断器作为保护电器而应选用断路器

刀熔开关和瓷插式熔断器由于熔体更换方便、操作简单、不符合要求的替代物多，当熔体熔断时，除大中型企事业单位有电气专业技术人员操作外，一般的小型企业、个体工商业以及广大农村地区等基本都是私自更换，更换时有的还加大熔体规格,甚至采用铜芯线替代，造成当配电线路过载或故障时无法切断电源，引起线路过热，甚至发生火灾。因此，照明、插座等末端配电线路不宜选用熔断器作为保护电器，严禁使用国家明令禁止和淘汰的刀熔开关和瓷插式熔断器。而低压断路器是低压开关中性能最完善的开关，对于配电线路和电气设备的剩余电流、过载、欠压、失压和短路等故障的保护非常齐全，即使跳闸，仅需在排除故障后通过手柄合闸即可,安全、可靠、方便。

1.2末端配电线路的剩余电流动作保护断路器宜选用电磁式

剩余电流动作保护断路器一般分为电磁式和电子式。电磁式剩余电流动作保护断路器的剩余电流动作不受电源电压、环境温度、中性线断线等的影响，可靠性高。因此,对于计算机网络机房、安防机房等弱电中心，以及医疗建筑、学校建筑、儿童活动场所、老年人照料设施、住宅建筑，由于涉及到病人、老年人和未成年人的场所。一旦配电线路或用电设备漏电，电子式剩余电流动作保护断路器可能无法可靠动作跳闸,若触电或引起火灾，后果将非常严重，因此剩余电流动作保护断路器选用电磁式更合适。

1.3 SPD后备保护器的选择

电涌保护器(SPD)后备保护器采用断路器时,SPD损坏产生的小电流往往达不到让断路器迅速跳闸，这样SPD将有可能烧毁，甚至引起配电箱燃烧,有可能引起建筑物火灾而造成重大损失。因此,不宜采用断路器作为SPD的后备保护，而应采用SPD专用保护器。

2防止配电线路短路引发火灾的措施

配电线路一旦发生三相短路、相间短路和单相短路，由于短路电流大，若断路器、熔断器等保护电器无法可靠切除短路电流，而大电流引起的高温、高热极易导致火灾。因此,正确选用断路器的分断能力和瞬时整定值的设定非常重要。

(1)断路器应能保证配电线路发生最大短路时能够可靠动作。当变电所变压器容量大，变压器低压配电系统一般都采用具有高分断能力的万能式断路器和塑壳断路器，而靠近变电所的场所和采用母线槽供电的场所，当配电线路采用小型断路器作为保护元件时，由于小型断路器的分断能力普遍较低,应校核其分断能力。一旦分断能力低于短路电流，将造成断路器触点熔焊或烧毁,甚至引起配电箱燃烧，从而发生火灾。

(2)断路器瞬时整定值的设定应能保证配电线路末端单相短路能够可靠动作。在计算单相短路电流时特别是插座回路的长度,往往仅考虑水平敷设的长度，而漏算垂直敷设长度、插座排和设备电源线的长度，因此造成设计计算时可以满足要求，而实际情况是断路器无法可靠动作。

(3)对于一般配电线路，瞬时整定值为10In;对于电动机直接起动的末端配电线路，瞬时整定值为12In;对于电动机降压起动的末端配电线路,瞬时整定值为10In；而对于小型断路器以及部分塑壳断路器,只要设定In,则瞬时整定值是固定值，不必设定。

(4)上级断路器的瞬时整定值应大于下级断路器的瞬时整定值。为保证上、下级断路器故障跳闸时有选择性，即下级断路器跳闸，上级断路器不跳闸,一般采用关闭上级断路器瞬时整定值，设定合适短延时整定值。小型断路器或塑壳断路器无法保证选择性，最多也只是部分选择性。因此，上级开关选用小型断路器，下级开关不应选用塑壳断路器;上级开关选择塑壳断路器,下级开关不应选用万能式断路器。

3防止配电线路接地故障引发火灾的措施

配电线路一旦发生接地故障，由于接地故障电流小,断路器、熔断器等保护电器往往无法可靠切除接地故障电流，而引起故障电压四处传导，有可能产生电火花或电弧而导致火灾。

在TT配电系统中，由于接地故障电流小，例如变压器和设备接地电阻均为1Ω,不考虑变压器和线路阻抗以及接触电阻等阻抗，单相AC 220 V的接地故障电流为110 A,即使采用10 A的塑壳断路器保护，也无法可靠切除接地故障电流，而且即使经过计算采用塑壳断路器可以切除接地故障电流，由于接地电阻会随着气候的变化而改变,特别是持续干旱时接地电阻会增大，接地故障电流将减小，也有可能造成断路器不动作。因此，只有采用剩余电流动作保护断路器才能可靠动作。而剩余电流动作值(I△)的正确设定非常重要:用于保护人身安全时,I△≤30 mA；用于防止电气火灾时，I△≥300 mA,且应有选择性;用于切除接地故障电流时，I△≥300 mA,且应有选择性。

在TN-S、TN-C-S配电系统中，由于接地故障电流较大，可采用断路器、熔断器等保护电器切除接地故障电流,但必须经过理论计算确保可靠动作。

断路器切除单相故障电缆最大距离(等截面电缆)如表1所示。

断路器切除单相故障电缆最大距离(非等截面电缆)如表2所示。

表1、表2为TN-S系统在不考虑导体动、热稳定性以及系统、变压器、母线、断路器阻抗，根据文献&2］中实用短路电流计算法得出的，在实际应用中应考虑具体供电级数等相关参数加以复核计算。

当计算故障电流偏小无法满足要求，但单相短路电流又可以满足要求时，对于非消防配电线

表1断路器切除单相故障电缆最大距离等截面电缆

表2断路器切除单相故障电缆最大距离非等截面电缆

路可采用剩余电流动作保护断路器进行保护，对于消防配电线路由于不能采用剩余电流动作保护断路器进行保护,可加大PE线截面积,与中性线N截面积相同。另根据GB 50096 2011《住宅设计规范》第8.7.2条第6款规定「每幢住宅的总电源进线应设剩余电流动作保护或剩余电流动作报警。”在住宅电气设计中常常是在电表箱进线开关采用剩余电流动作保护断路器。由于接地故障电流的大小在实际工程中不是固定的，会随着接地点接触面积的大小而变化。因此,在设置有火灾自动报警系统的建筑中采用电气火灾监控系统监视配电线路接地故障。

正确设计电气火灾监控系统是非常重要的，注意如下方面:①有防火卷帘的应急照明配电系统中剩余电流报警装置应包括防火卷帘;②配电系统中剩余电流报警装置一般为上级安装,下级不安装或上级不安装,下级安装,即不要上、下级均安装;③配电系统中所有出线开关均为30 mA剩余电流动作保护断路器时可不安装剩余电流报警装置;④平时不用的屋面排烟机、正压送风机、消防水泵配电系统中不设剩余电流报警装置，而商场内的排烟机、正压送风机可设置剩余电流报警装置;⑤剩余电流报警装置报警电流值应大于配电系统中自身泄漏电流。

4防止配电线路过负荷引发火灾的措施

配电线路长时间过负荷运行，会造成导体温度升高引起绝缘损坏，若断路器、熔断器等保护电器无法可靠切除过负荷电流，而导体的高温高热有可能导致火灾。因此,断路器长延时脱扣器电流"的正确设定将非常重要。

（1）I1应大于被保护线路的计算电流或设备的额定运行电流Ijs,即I1≥KxIjs，其中Kx为可靠系数，对于一般配电线路或一般设备，宜不小于1.1，而对于消防配电线路或重要用电设备，可适当取大些。

（2）断路器I1应不大于被保护线路导体的额定载流量Ie,即I1≤KxIe，对于一般配电线路或一般设备,宜不大于0.9,而对于消防配电线路或重要用电设备,可适当取小些。

（3）上级断路器I1应大于下级断路器I1。

（4）进线开关I1应不大于所有出线开关I1的总和。

（5照明回路断路器I1不宜大于16 A。

（6）插座回路断路器I1不宜大于20 A。

（7）在不发生过负荷的配电线路，或已有过负荷保护的配电线路,或即使过负荷也不能断电的配电线路，只能使用有短路保护的断路器，例如：消防水泵、防排烟风机等消防配电分支干线和分支线路;有热继电器保护的水泵、风机配电线路；医疗建筑中的手术室等IT配电系统。

5防止电弧引发火灾的措施

导线与导线或导线与设备之间施工时连接不牢固、设备运行震动或连接处发热、连接处受到环境污染腐蚀或铜铝直接连接导致电化学反应等引起接头松动、导线或设备绝缘老化以及高电压等造成绝缘击穿均会产生电弧。由于电弧温度高，周围若有可燃物,极易发生火灾。

为防止雷击产生高电位，配电系统应合理设置电涌保护器（SPD）和防雷等电位，以及为防止外部故障电压进入建筑物内,大楼应设置总等电位联结。GB 50054-2011《低压配电设计规范》第5.2.4条第1款规定，“每个建筑物中的下列可导电部分，应做总等电位联结：总保护导体（保护导体、保护接地中性导体）；电气装置总接地导体或总接地端子排;建筑物内的水管、燃气管、采暖和空调管道等各种金属干管;可接用的建筑物金属结构部分。”而且入户金属管道应在建筑物内距离引入点最近的地方做总等电位联结。当外部故障电压沿任何管线或配电线路的总保护导体进入建筑物内时，这些金属部分的电位同时升高而不出现电位差，从而避免产生电火花或电弧。虽然电弧、电火花在正常环境下不能立即引起火灾，但在爆炸危险场所，则极有可能在电火花或电弧产生的一瞬间发生爆炸燃烧,无法用切断电路的办法来防止，而只能用等电位联结和防静电接地来消除产生电火花或电弧的条件,同时爆炸危险环境电力装置的设计应符合现行国家标GB50058 2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》的规定。

6防止配电线路敷设和设备安装引发火灾的措施

GB 50016-2014（2018年版）《建筑设计防火规范》第10.2.4条规定:“开关、插座和照明灯具靠近可燃物时，应采取隔热、散热等防火措施。卤钨灯和额定功率不小于100 W的白炽灯、槽灯、金属卤化物灯、荧光高压汞灯（包括电感镇流器）等，不应直接安装在可燃物体上或采取其他防火措施。”因此，配电箱、控制箱及开关、插座、灯具及其附件均不应靠近或安装在可燃物上。若配电箱安装在衣柜或壁橱内应采用防火板隔开，若衣柜内设置照明灯具,其开关不宜独立设置在柜门外,而应与开、关门自动联动控制,即开门时自动点亮，关门时自动关灯，避免灯具长时间点亮产生高温引燃衣物发生火灾，同时照明回路应设置剩余电流保护。GB 50016 2014（2018年版）《建筑设计防火规范》第10.2.5条规定:“可燃材料仓库内宜使用低温照明灯具，并应对灯具的发热部件采取隔热等防火措施,不应使用卤钨灯等高温照明灯具。配电箱及开关应设置在仓库外。”因此民用建筑中的档案库、书库、病案库等的配电箱，控制箱及灯开关,空调温控开关应设置在库房外,库房内不宜设置插座。同时照明回路宜设置剩余电流保护。配电线路宜穿管在钢筋混凝土楼板或墙内暗敷设,当明敷时（包括在吊顶内）应采用金属管或金属槽盒保护，严禁导线或有机物电缆直接明敷设。

7防止使用可燃气体的场所引发火灾的措施

GB 50016-2014（2018年版）《建筑设计防火规范》第8.4.3条规定:“建筑物内可能散发可燃气体、可燃蒸气的场所应设置可燃气体报警装置。”公共建筑中的厨房、锅炉房等当采用可燃气体作燃料时应设置可燃气体报警装置。当可燃气体比重比空气轻时应吸顶安装，可燃气体比重比空气重时宜距地0.5m壁装。一旦可燃气体泄漏,应关闭管道阀门，并就地声光报警,同时报警信号应及时传送给消防控制室或值班室。

8安科瑞限流式保护器的介绍与选型

8.1限流式保护器的设计

电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大，以及使用寿命短等当弊端，发生短路故障时，能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护，从而能显著减少电气火灾事故，保障使用场所人员和财产的安全。

安科瑞ASCP200-1电气防火限流式保护器的主要元件是固态开关，不同于传统家用的空气开关（微断）。我们知道，传统空气开关的断开是一种机械运动过程，分断时间需要几十毫秒(一般30～50ms)，带负载断开时通常伴随有电弧的产生。而固态开关的断开则是依靠半导体内部的载流子运动实现，分断时间微秒级，速度快，无电弧产生。

如图1所示，当发生短路故障时，传统空气开关在电流升至C点时才能动作，且无法瞬时切断电流，而固态开关则可以在电流升至B点时即瞬间切断短路电流。