智能型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)計(jì)
1 引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/162500.htm近年來(lái), 全國(guó)火災(zāi)事故呈上升趨勢(shì), 而在火災(zāi)事故中, 電氣火災(zāi)的比例居高不下, 占火災(zāi)年均發(fā)生次數(shù)的27%,損失占火災(zāi)損失的52%,每年火災(zāi)造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失巨大,預(yù)防和有效遏制電氣火災(zāi)的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。國(guó)家有關(guān)部門(mén)相繼制訂或修改了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,要求在建筑中設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。本文根據(jù)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的新標(biāo)準(zhǔn)(GB14827-2005),設(shè)計(jì)了一智能型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器,它既可以單獨(dú)使用,也可以通過(guò)RS485 總線與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng), 構(gòu)成一套完整的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。
2 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)計(jì)依據(jù)
2.1 探測(cè)器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計(jì)的裝置應(yīng)符合《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》(GB 14287-2005)、《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控警裝置》(GB14287.2-2005)、《設(shè)計(jì)建筑防火規(guī)范》(GB 50096-2006)、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50045-2005)、《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測(cè)方法》和《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的安裝和運(yùn)行》(GB13955-2005)等標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)介
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備和電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器組成,系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》(GB 14287-2005)的要求。當(dāng)被保護(hù)的線路中的被探測(cè)參數(shù)超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí),電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)并能指示報(bào)警部位。
電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備能接受來(lái)自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的報(bào)警信號(hào), 發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào), 指示報(bào)警部位, 記錄并保存報(bào)警信息。
剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器可以探測(cè)被保護(hù)線路中的剩余電流、溫度等電氣火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)的變化,按工作方式可以分兩類:一是獨(dú)立式探測(cè)器(具有監(jiān)控報(bào)警功能的探測(cè)器),二是非獨(dú)立式探測(cè)器。本文設(shè)計(jì)了一智能型獨(dú)立式探測(cè)器。
2.3 剩余電流產(chǎn)生的原因
正常情況下,電路中沒(méi)有發(fā)生設(shè)備漏電或接地故障時(shí),如圖1 所示,根據(jù)電路原理可知, 三相四線電源的電流相量和等于零,即Ia+Ib+Ic+In=0 ,在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和等于零。此時(shí),二次線圈中感應(yīng)電流IL=0,因此線路正常供電。當(dāng)電路中發(fā)生設(shè)備漏電或故障接地時(shí), 例如出現(xiàn)故障漏電電流Z I , 則三相四線電源的電流相量和將不等于零,即Ia+Ib+Ic+In≠0 ,在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和也不等于零, 此時(shí),二次線圈中有感應(yīng)電流,即剩余電流IL≠0 。
圖1 剩余電流互感器工作原理。
2.4 設(shè)置電氣火災(zāi)探測(cè)器的必要性
電氣接地故障中電弧性對(duì)地短路是引發(fā)電氣火災(zāi)的重要原因。電弧性對(duì)地短路具有很大的阻抗和電壓降, 它限制了故障電流, 使過(guò)電流保護(hù)器不能動(dòng)作或不能及時(shí)動(dòng)作來(lái)切斷電源,而幾百毫安的漏電弧產(chǎn)生的局部高溫可達(dá)2000℃以上,足以引燃周?chē)目扇嘉锒鸹馂?zāi)。況且, 用電設(shè)備分布在建筑物的各個(gè)角落, 危害范圍廣, 如不對(duì)系統(tǒng)的漏電進(jìn)行監(jiān)測(cè)和防控, 就會(huì)對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅,存在很大的火災(zāi)隱患。剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器能準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài),能有效預(yù)防常見(jiàn)的因漏電導(dǎo)致接地電弧所引起的建筑物電氣火災(zāi)事故。為了保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全,在建筑物的電源進(jìn)線處及干線上安裝剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器十分必要。
3 探測(cè)器的設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)基本功能
智能型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器集剩余電流、短路、過(guò)載、過(guò)壓和欠壓(缺相)等電氣故障的監(jiān)測(cè)、分析、報(bào)警及控制于一體。主要具有以下功能:
?。?) 具有漏電電流、過(guò)電流長(zhǎng)延時(shí)、過(guò)電流短延時(shí)和短路瞬時(shí)保護(hù)功能,組成所需的保護(hù)特性。智能設(shè)定漏電電流、過(guò)電流長(zhǎng)延時(shí)、過(guò)電流短延時(shí)和過(guò)電流瞬時(shí)的整定值及預(yù)警值。另外還具有過(guò)欠壓報(bào)警功能、缺相報(bào)警功能。
(2) 顯示并儲(chǔ)存故障發(fā)生點(diǎn)的線路地址、故障類型、故障發(fā)生時(shí)間和漏電電流、三相電流值??捎涗浂噙_(dá)1000 條歷史故障,長(zhǎng)期保存,直到用指令刪除。
(3) 采用 RS485 總線通訊技術(shù),可以利用總線與主機(jī)構(gòu)成主從式監(jiān)控系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)用戶連網(wǎng), 在一臺(tái)電腦上可對(duì)1~250 臺(tái)智能探測(cè)器在線遠(yuǎn)程監(jiān)控,隨時(shí)檢查各用戶安全用電情況, 隨時(shí)接通或分?jǐn)喔饔脩艄╇娋€路。
?。?) 有預(yù)報(bào)警功能,當(dāng)接近動(dòng)作參數(shù)時(shí)提前報(bào)警、超標(biāo)報(bào)警脫扣的人性化智能控制策略,以超前主動(dòng)防護(hù)模式, 采用智能化控制結(jié)構(gòu), 對(duì)電力運(yùn)行線路安全狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和控制,并能夠遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)指定節(jié)點(diǎn)的斷路器脫扣。
?。?) 可與感溫探頭、感煙探頭、可燃?xì)怏w探測(cè)器等連接, 與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中心聯(lián)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程切斷負(fù)載電源,并有DC12V 信號(hào)反饋給報(bào)警中心觸發(fā)報(bào)警。
3.2 整體硬件設(shè)計(jì)
剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器主要由電源、單片機(jī)PIC24FJ96、三相交流電電壓電流檢測(cè)電路、剩余電流檢測(cè)電路、RS485 通信模塊、報(bào)警器及按鍵和顯示等幾部分構(gòu)成的, 如圖2 所示。
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