《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50054-95)第4.3.5條:“突然斷電比過(guò)負(fù)載造成的損失更大的線路,其過(guò)負(fù)載保護(hù)應(yīng)作用于信號(hào)而不應(yīng)作用于切斷電路�！痹摋l條文說(shuō)明:“線路的過(guò)負(fù)載畢竟還未成短路,短時(shí)間的過(guò)負(fù)載并不立即引起災(zāi)害,在某些情況下可讓導(dǎo)體超過(guò)允許溫度運(yùn)行,也即犧牲一些使用壽命以保證對(duì)某些負(fù)荷的供電不中斷,如消防水泵之類(lèi)的負(fù)荷,這時(shí)保護(hù)可作用于信號(hào)。”³

 

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 16-2008第7.6.5條第4款規(guī)定，“突然斷電比過(guò)負(fù)荷造成的損失更大的線路，其過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)作用于信號(hào)而不應(yīng)切斷電路”，這是一條強(qiáng)制性條文，必須遵守。過(guò)負(fù)荷保護(hù)的對(duì)象有兩個(gè):一個(gè)是消防設(shè)備,即電動(dòng)機(jī)；另一個(gè)是給這些消防設(shè)備配電的線路。本文重要介紹后者，即說(shuō)明如何運(yùn)用ACM實(shí)現(xiàn)配電線路過(guò)負(fù)荷報(bào)警功能以滿足規(guī)范強(qiáng)制性條文的要求。

 

在配電設(shè)計(jì)中常用的有微型斷路器和塑殼斷路器。其中微型斷路器主要應(yīng)用于家用及類(lèi)似場(chǎng)所的過(guò)電流保護(hù)，額定電流不超過(guò)125A；工業(yè)類(lèi)場(chǎng)合使用的多為塑殼斷路器。¹根據(jù)GB10963.1-2005、GB14048.2-2008以上類(lèi)型的斷路器都有其動(dòng)作斷開(kāi)特性，見(jiàn)表1：

 

表1 配電用過(guò)負(fù)荷保護(hù)特性

試驗(yàn)電流名稱(chēng)	整定電流倍數(shù) （塑殼斷路器例）	約定時(shí)間		起始 狀態(tài)
		In≤63A	In≥63A
約定不動(dòng)作電流	1.05	≥1h	≥2h	從冷態(tài)開(kāi)始
約定動(dòng)作電流	1.3	＜1h	＜2h	從熱態(tài)開(kāi)始

 

由表1可得，一旦配電線路中的電流超過(guò)一定的倍數(shù)，斷路器會(huì)在約定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，從而切斷負(fù)載電流。但是，正如上述“突然斷電會(huì)導(dǎo)致比過(guò)負(fù)荷而造成的損失更大的”線路或電動(dòng)機(jī)場(chǎng)合，是不允許切斷供電電源的，因此，在這些回路中，我們需要一種裝置，能夠針對(duì)不同類(lèi)型的斷路器的脫扣特性，例如通過(guò)電流互感器檢測(cè)線路的過(guò)電流，并盡可能模擬斷路器的過(guò)載脫扣特性，提供一個(gè)過(guò)載報(bào)警信號(hào)，提醒用戶線路出現(xiàn)了過(guò)負(fù)荷，及時(shí)采取措施，一方面防止由于斷路器跳閘而產(chǎn)生更大的損失，以滿足規(guī)范的規(guī)定，另一方面提醒人們即時(shí)排查防止更大的故障。⁴

 

 

2.1監(jiān)控裝置的原理

ACM配電線路過(guò)負(fù)荷監(jiān)控裝置，采用最新的32位單片機(jī)技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。通過(guò)檢測(cè)線路的電流，實(shí)現(xiàn)配電回路的兩段式報(bào)警。該監(jiān)控裝置可具有電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、漏電流測(cè)量功能、電流2～15次諧波分析功能、內(nèi)置蜂鳴器、指示燈報(bào)警功能、報(bào)警事件記錄、RS485 Modbus-RTU、Profibus-DP協(xié)議通訊接口、開(kāi)關(guān)量輸入、可編程繼電器輸出、DC4～20mA模擬量輸出等功能，方便與PLC、工控機(jī)等工控設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)線路運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控裝置硬件原理框圖如圖1所示。

 

 

 

 

2.2主要功能

1）負(fù)載電流監(jiān)控

配電回路中，監(jiān)控裝置可分別與微型斷路器、塑殼斷路器配合使用（此時(shí)的斷路器應(yīng)為單磁脫扣斷路器），報(bào)警段見(jiàn)表2。以塑殼斷路器為例，負(fù)載電流超過(guò)報(bào)警1段過(guò)載值1.05In時(shí)，報(bào)警1瞬動(dòng)報(bào)警；負(fù)載電流超過(guò)報(bào)警2段過(guò)載值1.3In時(shí)，在（1.3～4）In范圍時(shí)，報(bào)警延時(shí)報(bào)警，遵循反時(shí)限原則，負(fù)載電流越大，報(bào)警延時(shí)時(shí)間越短。時(shí)間電流曲線如圖1所示，1.3In動(dòng)作時(shí)間可設(shè)定。

 

 

表2 配電線路保護(hù)電器類(lèi)型

配電線路保護(hù)電器類(lèi)型	1段報(bào)警	2段報(bào)警
微型斷路器	1.13In	1.45In
塑殼斷路器	1.05In	1.3In

 

 

 

 

 

表3 曲線圖說(shuō)明

代號(hào)	說(shuō)明
Ⅰ	正常運(yùn)行
Ⅱ	報(bào)警1段動(dòng)作
Ⅲ	報(bào)警1段動(dòng)作、報(bào)警2段延時(shí)區(qū)間
Ⅳ	報(bào)警2段動(dòng)作區(qū)間
T	報(bào)警2段動(dòng)作延時(shí)時(shí)間曲線
I1	報(bào)警1段過(guò)載值（此值設(shè)定根據(jù)表2）
I2	報(bào)警2段過(guò)載值（此值設(shè)定根據(jù)表2）

 

 

2）漏電流監(jiān)控

通過(guò)測(cè)量主回路中的漏電流，對(duì)漏電流進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)D01（95,96）繼電器或內(nèi)部蜂鳴器報(bào)警。

 

3）測(cè)量功能

具有測(cè)量相電壓、線電壓、相電流、電流與額定電流的過(guò)載百分比、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、漏電流和諧波的功能。

 

 

消防用電設(shè)備較多，除消防水泵以外，還有消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、防火卷簾門(mén)等，有的是電力用電,有的屬照明用電；有的有備用機(jī)組，而有的無(wú)；有的只是在消防時(shí)使用,有的平時(shí)長(zhǎng)期使用只是兼作消防設(shè)備，例如排風(fēng)兼排煙機(jī)，消防電梯兼客梯，正常照明兼應(yīng)急照明等。負(fù)荷的性質(zhì)和使用情況不一樣。針對(duì)那些正常兼消防使用的設(shè)備及其配電線路，最恰當(dāng)?shù)霓k法是采取一定技術(shù)措施，以實(shí)現(xiàn)正常使用時(shí)過(guò)載切斷電源，在消防狀況時(shí)過(guò)載報(bào)警�？梢允褂肁CM系列監(jiān)控裝置:

 

1）當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)一段報(bào)警閾值時(shí)，監(jiān)控裝置可通過(guò)指示燈發(fā)出報(bào)警指示，負(fù)載電流繼續(xù)增加，超過(guò)二段報(bào)警閾值時(shí)，監(jiān)控裝置通過(guò)指示燈及蜂鳴器報(bào)警；

 

2）漏電流報(bào)警功能，可通過(guò)測(cè)量線路中的漏電流進(jìn)行漏電流報(bào)警，這也是火災(zāi)監(jiān)控的有效方法；

 

3）監(jiān)控裝置通過(guò)兩路開(kāi)關(guān)量輸入可監(jiān)控線路中斷路器的開(kāi)合狀態(tài)，除了ACM監(jiān)控裝置本身可以報(bào)警外，還具有一路可編程繼電器輸出，分別可對(duì)一段報(bào)警、二段報(bào)警、漏電流或斷路器的狀態(tài)進(jìn)行輸出，便于進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

 

4）ACM監(jiān)控裝置可具有4～20mA模擬量輸出及RS485 Modbus-RTU通訊、Profibus-DP通訊，便于上位機(jī)監(jiān)控。

 

 

 

 

 

圖3為ACM配電線路監(jiān)控裝置的原理圖。在此圖中，ACM監(jiān)控裝置和塑殼斷路器配合使用的，塑殼斷路器有單磁和熱磁兩種，單磁斷路器只具有短路保護(hù)功能，無(wú)熱過(guò)載保護(hù)，在這種情況下，線路中如有過(guò)載現(xiàn)象，斷路器不會(huì)動(dòng)作，ACM監(jiān)控裝置會(huì)根據(jù)不同過(guò)載程度分別發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員，也可遠(yuǎn)傳至控制中心。熱磁塑殼斷路器既具有短路保護(hù)又具有熱過(guò)載保護(hù)，此時(shí)，ACM監(jiān)控裝置僅可作為報(bào)警功能作用，當(dāng)檢測(cè)到電流達(dá)到設(shè)定閾值后，內(nèi)部繼電器動(dòng)作。

監(jiān)控裝置配套電流互感器使用安科瑞AKH-0.66系列電流互感器，若配電線路的額定電流為32A，互感器選用AKH-0.66-60/5，該型號(hào)互感器具有2In范圍測(cè)量，監(jiān)控裝置最大可持續(xù)測(cè)量電流達(dá)到10A,因此裝置最大可監(jiān)測(cè)4倍的過(guò)載電流。對(duì)于需要監(jiān)測(cè)剩余電流回路的場(chǎng)合還需加裝AKH-0.66L系列剩余電流互感器。上圖，當(dāng)配電線路電流超過(guò)1段報(bào)警閾值時(shí)，繼電器（7、8）閉合，1段報(bào)警輸出，KA1線圈得電，PGR燈光報(bào)警；當(dāng)負(fù)載程度增大，達(dá)到2段報(bào)警閾值時(shí)，繼電器（9,10）閉合，2段報(bào)警輸出，KA2線圈得電，PG聲報(bào)警。當(dāng)按下聲光報(bào)警解除按鈕或負(fù)載電流降低后，報(bào)警狀態(tài)解除。開(kāi)關(guān)量輸入可把斷路器的分合閘和脫扣狀態(tài)上傳至后臺(tái)控制中心，另可增加一路可編程繼電器繼電器作為遠(yuǎn)程控制或漏電流報(bào)警輸出等使用，具體使用可參考ACM過(guò)負(fù)荷監(jiān)控裝置說(shuō)明。

 

 

ACM系列配電線路過(guò)負(fù)荷監(jiān)控裝置兩段式報(bào)警，報(bào)警遵循反時(shí)限原則，過(guò)負(fù)荷程度越大，報(bào)警速度越快，符合了現(xiàn)場(chǎng)狀況。同時(shí)，該裝置的設(shè)計(jì)方法很好的符合了標(biāo)準(zhǔn)的要求，值得廣大電氣設(shè)計(jì)人員使用。

 

 

 

[1] 李炳華.淺談建筑電氣新技術(shù)的應(yīng)用[J].智能建筑電氣技術(shù)，2010.6.

[2] 唐明.消防設(shè)備及其配電線路的過(guò)載保護(hù)[J].低壓電器，2009增刊.

[3] 吳偉光.消防用電設(shè)備過(guò)負(fù)荷保護(hù)的探討[J].建筑電氣，2007年06期. 

[4] 姚波、陸偉青.一種配電線路過(guò)負(fù)荷監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2010年11期.