消防用电设备过负荷保护的探讨.docx
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消防用电设备过负荷保护的探讨
吴伟光
(南宁市建筑设计院,
南宁市
530012)
DiscussiononOver-loadProtectionofFire-fightingEquipment
WuWeiguang(NanningArchitecturalDesignInstitute,Nanning530012,China)
AbstractAccordingtousingstates,fire-fightingelectricalequipmentsaredividedintoclassA,B,C,D.Thepaperpresentsthatcircuit-breakerandthermalrelayshouldbecooperatedtotrippowerofforgiveaalarmingsignalbyclassselectionwhenimplementingover-loadprotectionoffire-fightingload,fire-fightingmotoranddistributionline.Minimumcircuitbreakercanonlybeusedtoprotectagainstshort-circuitfaultoffire-fighting
distributionline.
2.4.6条第一款:
但断电导致损失比过载更大
“
时,不宜装设过载保护,或使过载保护动作于信号。
”
该条条文说明:
“ 此外,
某些场合下断电的后果
比过载运行更严重,如没有备用机组的消防水泵,应
在过载情况下坚持工作。
”
《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)
第
10.2.2.4条第三款:
“突然断电将导致比过载损失更大
的电动机,不宜装设过载保护。
如装设过载保护,
可
使过载保护作用于报警信号。
”该条条文说明:
“在电
KeywordsOver-load Trippoweroff
Circuit
breaker ThermalrelayMotorFire-fightingdistribution
powerlineMinimumcircuitbreaker
动机带动的工艺设备不允许电动机停转,如果电动机
停转会造成比损坏电动机更为严重的后果时,不允许装设过载保护或装设过载保护不直接切断电源而是作用于信号,以确保电动机不停转。
”
《低压配电设计规范》(GB50054-95)第4.3.5条:
“突然断电比过负载造成的损失更大的线路,其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。
”该条条文
摘 要 按照使用的状态,把建筑电气设备中的
消防设备分为A、B、C、D四类;阐述对消防负荷、消
防电动机及其配电线路实施过负荷保护时,
应使用断
路器和热继电器配合,并且按分类选择作用于跳闸或
信号报警;介绍了微型断路器在消防线路中应用时,
只作为短路跳闸保护。
说明:
“线路的过负载毕竟还未成短路,短时间的过
负载并不立即引起灾害,
在某些情况下可让导体超过
允许温度运行,
也即牺牲一些使用寿命以保证对某些
关键词 过负荷 跳闸 断路器 热继电器
动机 消防线路 微型断路器
电
负荷的供电不中断,如消防水泵之类的负荷,
护可作用于信号。
”
这时保
《民用建筑电气设计规范》第8.6.3.5条:
“对于突
然断电会导致比因过负荷而造成的损失更大的配电线
路,不应装设切断电路的过负荷保护电器(如消防水
相关联的规范条文
1
《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)
第
机通过通讯接口能实时获取应急照明系统的运行资料,
按程序要求对应急照明系统实施联动控制。
系统还可通过调制解调器与远程主机进行通讯,远程监视、控制照明,实现照明系统的网络化、数字化。
功能更完善,
观。
扩展更便捷,保护更可靠,节能更可
参考文献
1徐钦经.
照明灯调光器技术和控制系统网络的发展.
4
结束语
建筑电气,2005(3):
25-29.
2刘跃群等.光源电器原理和应用技术.北京:
业出版社,2003:
258-260.
化学工
智能照明控制已引起人们的高度重视,将朝着智
能化、小型化、标准化的方向发展,使系统更优化,
42
Jun.2007Vol.26No.6
泵的供电线路等),但应装设过负荷报警电器。
”
过负荷保护的对象有两个:
一个是消防设备,
切断电源的过负荷保护,
而必须设置作用于报警的过
即
负荷保护。
设置过负荷报警可以在平时的试机中了解
电动机;另一个是给这些消防设备配电的线路。
以上
四条规范,前两条是针对电动机过负荷保护的,后两条是针对线路的过负荷保护的。
其中《低压配电设计规范》第4.3.5条被收录在《工程建设标准强制性条文》(房屋建筑部分2002年版)。
该设备的运行状态是否良好,
荷原因,排除故障。
及时了解电动机的过负
B类设备是消火栓泵和喷淋泵等设备,
由于有
备用的机组,在切断主机组电源后,备用机组可以
自动切换投入使用。
作为主机组使用时,
应设置过
四条规范在规范的正文都没有明确指出:
何种场
负荷保护同时作用于切断电源和报警;
作为备用机
合的电动机(或者线路)是不宜(或不应)设置过负
荷保护的,这些线路或电动机都被笼统地称为“突然断电会导致比过负荷而造成的损失更大的”,仅在条文
组使用时,应设置过负荷保护仅作用于报警。
报警
信号送入消防中心,使消防中心随时了解这类水泵的运行状态。
说明中指出
“如消防水泵之类的负荷”,
或者是
“如没
C类设备无备用机组,平时和火灾时兼用,
如地下
有备用机组的消防水泵”。
消防设备的突然断电是有可
能导致比过负荷更大的损失,可是并非所有消防设备(或者消防线路)不宜(或者不应)设置动作于跳闸的过负荷保护。
室的双速风机。
平时作送风和排气使用,运行于低速,
应设置过负荷保护作用于切断电源;火灾时兼做补风、排烟使用,运行于高速,应设置过负荷保护作用于报警。
过负荷报警信号送入消防中心,使消防中心随时了解这类设备的运行状态。
2
消防设备的分类
消防线路的过负荷保护
电气线路短时间的过负荷(如电动机启动)是难免的,它并不对线路造成损害。
长时间不大的过负荷将对线路的绝缘、接头、端子造成损害。
绝缘因长期超过允许温升将因老化加速缩短线路使用寿
4
消防用电设备有以下几种:
消防控制室、消防水
(消火栓泵、喷淋泵、地下室排水泵等)、消防电
泵
梯、防排烟设施、火灾自动报警控制系统、应急照明、
疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等。
按照它们的使用状况,可分为四类,见表1。
命。
严重的过负荷
(例如过负荷100%)
将使绝缘在
表1
消防设备分类
短时间内软化变形,介质损耗增大,耐压水平下降,
Tab.1Classificationoffire-fightingelectricalequipments
最后导致短路,引起火灾和其它灾害,
目的在于防止后一种情况的发生。
过负荷保护的
、电动机损坏、
、线路损坏、
A类和B类设备为火灾专用,
它们的线路只在
、线路过负荷时
火灾时才使用,此时的线路的过负荷可以作用于报
警而不能跳闸,见图1。
报警信号由热继电器触点输出。
、
、
C类设备在火灾时兼用,
其线路在平时的使用中
若过负荷,保护电器应动作于跳闸并报警。
见图2。
报警信号由断路器辅助触点输出或热继电器触点输出。
、
、线路损坏、线
D类设备的本身过负荷的可能性不大,
过负荷
、线路损坏、
主要表现在线路的故障上,
而且这类设备以单相居
多,线路复杂,接头多,
过负荷带来的火灾隐患更
、灾隐患较大,
大。
这类设备应该设置切断电源的过负荷保护。
这
类设备以蓄电池作第三电源,即使切断了交流电源,还可以保持一段时间的供电,只需在这段时间里尽快地切除故障。
3
消防设备的过负荷保护
A类设备无备用机组,在火灾时使用,不应设置
43
消防用电设备过负荷保护的探讨(吴伟光)
347
设备分类
过负荷保护对象
设备使用特点
设备性质
所属设备
过负载的危害
A类
保护电动机、保护线路
火灾专用,无备用机组
电动机
屋顶加压风机电动防火卷帘防火门、窗阀门等
有火灾隐患
B类
保护电动机、保护线路
火灾专用,有备用机组
电动机
消火栓泵、喷淋泵(水喷雾泵)等
电动机损坏线路损坏线路过负荷时有火灾隐患
C类
保护电动机、保护线路
平时、火灾兼用,无备用机组
电动机
消防电梯、双速防排烟风机地下室积水坑的潜水泵等
电动机损坏
路过负荷时火灾隐患较大
D类
保护线路
平时、火灾兼用,有备用蓄电池
电子设施灯具
消防控制室火灾自动报警及控制系统应急照明、疏散指示标志等
过负荷时火较大的过负荷
会诱发火灾
消
防
与
联
动
(a)主干线和支线均设置作用于只报警而不跳闸的过负荷保护
(a)Over-loadprotectioninstalledonmainlineandbranchlineonlytogiveaalarmingsignal
(b)主干线设置作用于只报警而不跳闸的过负荷保护,电动机主回路设置作用于跳闸和报警的过负荷保护
(b)Over-loadprotectioninstalledonmainlineonlytogiveaalarmingsignal;over-loadprotectioninstalledonmainlineofmotortotrippoweroffandtogiveaalarmingsignal
图1A类和B类消防负荷配电线路的过负荷保护
Fig.1Over-loadprotectionoffire-fightingdistributionpowerlineforclassAandBfire-fightingload
配电线路第二级(支线)
图2C类消防负荷配电线路的过负荷保护
Fig.2Over-loadprotectionoffire-fightingdistributionpowerlineforclass
Cfire-fightingload
建筑电器!
BUILDING
ELECTRICITY
IB——线路计算负荷电流或电动机额定
电流
(A)。
对没有作用于跳闸的过负荷保护的消防线
路,线路导体的允许持续载流量与电动机的额定电流的比值可以再高些,导线允许持续载流量不应小于电动机额定电流的150%,即:
Iz≥1.5IB
当电动机过负荷50%时,
一小时,电动机就会发生损坏,
(2)
运行时间不足
消防线路应能
在电动机损坏之前保证完好。
这类线路并不是
很多,不会造成太多的浪费。
6
微型断路器在消防线路中的应用
微型断路器
(MCB)
的过负荷保护依靠一
套双金属片来实现,这种热敏元件有别于塑壳
断路器复式脱扣器中的热脱扣器,与热继电器的双金属片动作特性相同。
这种双金属片热敏
元件的动作特性与电动机的发热特性不同,
使微型断路器在过负荷范围内动作不均匀;
致
过
电流保护在低过负荷倍数下的动作时间明显短
于电动机的允许时间;此外,这种热敏元件只反映定子电流,对其他原因引起的过热不能保
护。
这是微型断路器的保护特性,
更适合用
来替代熔断器做线路的短路和过负荷保护。
而且,微型断路器没有报警触点,
在用于电
动机的过负荷保护保护时,必须和热继电器
配合使用,才能可靠地作用于过负荷保护。
根据过负荷保护电器动作特性公式:
5
消防线路导体载流量的选择
IB≤In≤Iz
I2≤1.45Iz
(3)
(4)
消防设备的过负荷保护,
要尽量避免设备过负荷造成温
升时对线路的损害。
线路导体与电动机相比,
发热时间常数
式中:
I——线路计算负荷电流
(A);
B
和过负荷能力较小。
选择线路导体时要考虑这一因素,使线
路导体留有适当的裕量。
在《美国国家电气规范》中规定,线路导体连续载流
In——熔断器熔体额定电流或断路器额
定电流或整定电流(A);
I——保证保护电器可靠动作的电流
2
量不应小于电动机额定电流的125%;
日本
《内线规程》则
(A),
当保护电器为低压断路器
要求不小于125%(≤50A)或111%(>50A)。
对于有作用于跳闸的过负荷保护的消防线路,
国外的规定,即:
Iz≥1.11~1.25IB
时,I2为约定时间内的约定动作
可以参照
电流;当为熔断器时,
I2为约定
时间内的约定熔断电流。
按以上两个公式校验过负荷保护电器的动
(1)
式中:
Iz——导体允许持续载流量(A);
作特性,
当采用符合
《低压断路器》(JB1284
44
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348
2007年第6期
-85)的低压断路器时,延时脱扣器整定电流(Idz·y)
与导体允许持续载流量(Iz)的比值不应大于1。
即
只有微型断路器额定电流的50%~80%时,
尽管时间不
到一小时,微型断路器都会由于过热而跳闸,
这是微
型断路器的双金属片的热动作特性决定的。
在选择
微型断路器的时候,应充分考虑这一动作特性,即:
Idz·y/Iz≤1
对不同的线缆及敷设方式、回路性质,
(5)
断路器的
I≥1.25~2I
(6)
wn
B
动作电流或熔断器的额定电流与导体允许载流量的关
系见表2。
式中:
Iwn——微型断路器的额定电流(A);
IB——线路计算负荷电流或电动机额定电流(A)。
表2
断路器动作电流或熔断器额定电流与导体允许
载流量的倍数关系[2]
加上
(2)式,我们可以选择微型断路器作为只在
Tab.2Multiplerelationshipbetweencurrent-carringcapacitiesofconductorandoperatingcurrentofcircuitbreakerorratedcurrentoffuse
短路时跳闸的线路保护,即:
Iz≥1.5IB
Iwn≥1.25~2IB
微型断路器即使带有过负荷保护的功能,
在选择
n
z
断路器的时候,
充分考虑微型断路器的动作特性进行
z
n
z
额定动作电流的确定,微型断路器同样可以使用在消
防线路中,作为只在短路时跳闸的保护。
就目前而言,
没有一种断路器的过负荷保护是只作
用于报警而不跳闸的。
要达到不跳闸而报警这一目的,
n
z
需要配合使用热继电器的触点来实现,
这就是有这类
要求的电动机主电路和控制电路中有热继电器及其触
点的原因,这个热继电器的功能就是过负荷保护报警信号输出。
可见,保护电器的动作电流与线路导体允许持
续载流量、被保护电动机的额定工作电流之间的比值应在一定的范围之内,也就是我们常说的匹配,
参考文献
过负荷保护才能正常作用。
反之,
三者之间的比值
关系不能满足以上条件时,保护电器则可能因拒动
作或误动作,而起不到有效的保护作用。
此外,在实际工程中,我们注意到:
微型断路器的
1杜秉刚.消防用电设备供电可靠性问题探讨.建筑电
2005,24
(1):
43-46.
气,
2陈一才.高层建筑电气设计手册.北京:
业出版社,1993:
73.
中国建筑工
最小动作电流会低于额定电流较多,
在流经线路的电流
############################################$
正泰集团科技创新结硕果
近几年来,正泰集团公司坚持走自主创新的道路,
取
力的保证;所有附件都是采用模块化的设计,
既方便用户
得了丰硕的成果,
陆续成功地开发了NB1系列小型断路
安装与更换,也减少了销售商的库存规格;
热脱扣和磁脱
器、NRE8系列电子式过载继电器、NM6、NM8系列塑壳
式断路器、NA1、NA8智能型万能式断路器。
这些新产品都拥有自主知识产权,形成了正泰自己的产品特色,提升
扣可调,
可以根据线路和设备的实际工作电流进行调节以
进行精确保护;作为第四代塑壳断路器,NM8系列产品具
有智能型脱扣器,实现自动控制与保护;为满足出口的需
了正泰产品的市场竞争能力,
使正泰逐步走向中高端市
要,
它还符合RoHS的要求和功耗小的要求,
真正做成了
场。
其中NM8系列塑壳式断路器的成功开发并推向市场便
是一个典型代表。
绿色环保型产品。
NM8系列产品取得了数项发明专利及数项外观专利;在2003年荣获中国机械工业联合会和中国机械工程学会联合颁发的“中国机械工业科学技术进步”二等奖;在正泰集团自主创新科技大会上获特等奖。
NM8系列塑壳式断路器有着高贵典雅的外形,
其体积
与国外最先进公司的同类产品体积相当,是国内同类产品
体积的80%左右;能够在2ms内分断150kA的短路电流;
其小巧的体积和飞弧距离为零的特点更是缩小了开关柜的
空间,为用户节省成本;
其隔离功能是进行电气隔离强有
浙江正泰电器股份有限公司吴永筠、段育明
供稿
45
消防用电设备过负荷保护的探讨(吴伟光)
349
%%%%%%%%%%%%%%%%%%&
%%%%%%%%%%%%%%%%%%&
回路名称
导线、电缆种类及敷设
方式
电流倍数
符号说明
熔断器
断路器
动力支线
裸线、穿管绝缘导线及电缆
I/I≤2.5
Idz·y/Iz≤1.0
Idz/Iz≤4.5
In:
熔体额定电流,A;
I:
导体允许持
续载流量,A;Idz·y:
长延时脱扣器的动作电流,A;
Idz:
瞬时脱扣
器的动作电流,
A
动力干线
I/I≤1.5
动力支线
明敷设单芯绝缘导线
In/Iz≤1.5
照明线路
I/I≤1.0
消
防
与
联
动
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