边遥
黑龙江省林业设计研究院
摘要：我国是基建大国，也是电气火灾高发的国家。电气火灾发生的原因有多种，电气装置设计和安装不当、产品质量不合格、用户用电安全知识不足、用电不慎等因素均可能是造成电气火灾的隐患。火灾的发生需可燃物、氧气和高温三个必要条件，低压配电线路由于过载、老化、过电压、绝缘破损以及线路连接不良等原因，最终导致电弧发生。电弧温度极高，即使很小的电弧电流，其局部温度仍可达2000℃~4000℃。假如电气装置布置或使用不当，线路附近的可燃物极易被引燃，从而导致火灾发生。在爆炸危险性场所，电弧的危害更是不言而喻，对电弧预防需要有更高的要求。因此本文对建筑电气故障电弧保护设计的研究具有十分重要的意义。
关键词：建筑电气故障；电弧保护；设计
引言
消防救援部门对近年来发生的电气火灾事故曾进行过统计和分析，结果表明，低压配电线路是引发电气火灾的主要起火源，约占52%左右，而起火的主要直接原因是由于线路或电气装置的热效应，主要表现为电气设备和线路在运行过程中产生的电弧、电火花和热量聚集等。电弧是一种能量集中、亮度很强、温度很高的气体放电现象，是指电流通过某些绝缘介质（如空气）时产生的瞬间火花。电弧一旦形成，所需维持电弧稳定燃烧的电压很低，且电弧质量很轻，容易变形。因此，本文对建筑电气故障电弧保护设计进行了探讨。
1建筑电气火灾现状及电气火灾起因
据应急管理部消防救援局统计：2019年全年接报火灾23.3万起，亡1335人，伤837人，直接财产损失36.12亿元；其中已查明原因的住宅火灾有52%系电气原因引起。当发生电气火灾时有几个显著特点：高温、故障电弧、接地型电弧短路、接地故障电流值迅速增大。很多人认为，在配电干线回路装设了剩余电流动作保护器（RCD）或者是电气火灾监控系统（EFP），就已经能够有效监控和防范电气线路发生的火灾；其实不然，在工程实践中，往往有装设了电气火灾监控系统或剩余电流动作保护装置的配电干线回路仍然发生火灾的情况。电气火灾监控系统中的剩余电流检测装置，其工作原理是基于检测相线与地线或中性线与地线接地型短路所产生的故障电流，是以三根相线与中性线电流矢量和为检测目标值，当检测到泄漏电流值超过报警阈值，则发出预警信号或由消防控制室控制切断相关回路供电电源，达到防范电气火灾的目的。而低压配电回路中，带电导体自身断裂或者因为接触不良产生的串联电弧或者带电导体（相导体与相导体、相导体与中性线导体）之间的并联电弧发生故障时，由于没有产生对地故障电流，剩余电流检测装置无法检测这类故障。电弧故障产生时，回路阻抗可能较大，使得故障电流低于配电线路上装设的微型断路器或者熔断器的脱扣设定值，保护电器不动作。因此，剩余电流动作保护装置、熔断器或小型断路器都不能有效降低电弧引起的火灾危险。
2建筑电气故障电弧的危害性
发生内部停电时，相关电路中的电压和电流波动可能略有不同。正弦和斜梯形是主应力和电压波，喇叭电流零应力较大，对工业人员构成较大的挑战，而应力顶部的应力逐渐倾斜，导致环境空气温度升高。大部分电器都是在人口密集的环境中工作，如果温度过高，可能会发生爆炸，不仅会损坏电子部件，而且还会影响到员工的人身安全，对我国电力行业的长期健康有害，使该行业对相关电气零部件的正常运转表现良好。、
3建筑电气故障电弧保护设计的具体措施
3.1定期检查、有效运行
对于建筑电气系统来讲，若低压电气系统中电气设备的绝缘体存在故障，就会导致发生触电事故，严重地危害了员工的生命安全和财产安全。而防止触电事故发生的有效手段就是采取有效的接地措施。低压电气在运行过程中，会收到协作面广和工序多等因素的影响，非常容易受到外界因素的干扰，导致低压电气出现故障或电路老化等问题。例如，公路的修建和森林绿化等。因此，为维护低压电气的长期稳定运行，要定期对其进行检查，以消除潜在的安全隐患。
总之，无论是在低压电气安装过程中还是后期运行过程中，都会受到各种干扰因素的影响，使其存在的安全隐患增加，为实现低压电气的可持续发展，相关技术人员必须严格把控这个环节，消除潜在的隐患，做到防患于未然。
3.2应用电弧故障保护器
电弧故障保护器额定电流目前不超过交流63A，其额定电流优选值为6A~63A，主要用于末端回路。由于技术上的困难，可用于低压配电系统干线上的大电流故障电弧保护器还有待进一步研究，目前尚无相关产品。电弧故障保护装置安装位置一般为有可燃物场所、人员密集场所、人员疏散困难场所以及具有高价值物品（如名人字画等）的场所，这些场所火灾危险性高、一旦发生火灾损失和影响较大，因此首先应在这些场所设置电弧故障保护，其他场所或在线路首端可考虑设置剩余电流保护、温度保护或他们的组合。电弧故障保护装置的动作或报警值应符合《电弧故障保护电器（AFDD）的一般要求》GB/T31143-2014的规定。当检测到故障电弧时，电弧故障保护器应在规定时间内动作，作用于切断电源。当对供电电源连续性有要求时，可采用故障电弧探测器，在规定时间内仅作用于报警。
3.3推进系统的主动检修
电气体积的变化是电气和设备修理的重点和关键，可以根据需要进行不同的修理。可用的措施包括相位保护、电源保护等。为保证维修工作的效率和质量，主动维修分为短路维修和状态维修，主要保证设备的运行状态。短路设备对短路维护至关重要。
3.4尝试快速灭弧器
快速灭弧器是主动型电弧故障保护设备，能显著降低电力系统发生电弧事故时产生的高温及电动力对设备的破坏。与系统仅使用传统电流保护相比较，配套此类电弧故障的保护设备由一次主元件和检测控制装置组成，检测控制装置在2ms内能可靠地检测到故障弧光及故障电流信号，一次主元件收到动作指令后在1.5ms内动作，通过将一次系统的三相主回路短路并接地，使故障处电弧电压瞬间下降至零，从而快速熄灭故障电弧，降低电弧故障造成的破坏。
3.5加强设备日常维护工作
有序推进日常的维护工作也能在很大程度上减少故障电弧问题的出现，因此重点还放在电力行业的日常工作上，但维护工作通常需要更长时间，这是长期存在的主要障碍。但是，为了减少电气设备使用过程中的不稳定性，重要的是要推进相关的维护工作，主要侧重于使用自动保护装置，从而应对故障。从而为工作人员的后续工作奠定了坚实的基础，这种保护装置可以通过报告电气控制系统的故障来提高工作人员维修工作的效率和质量。随着电力行业的发展，电器也在不断发展。这是一项重大的行业挑战，因为管理不断增长的维护任务的具体类型和内容、确保维护的质量和方向是必不可少的。
结束语
现代建筑电气防火设计要求越来越高，其技术手段和措施也愈加完善，本文仅针对电弧故障保护做一些探讨，但电气火灾的防护是综合运用多种手段的系统工程，要做到防患于未然，绝不仅仅限于某种探测和保护设备的使用。随着对电弧故障保护技术的深入研究，其应用范围将越来越广，除了目前相关规范、标准要求设置的特殊场所外，在不远的将来，其应用必将在普通住宅、办公等其他有火灾隐患的场所得到进一步推广，并不再受限于配电线路的末端防护，未来的建筑将因此而更加安全。
参考文献
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