CN103904614A - 一种电气火灾防控电压降法探测技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气火灾隐患探测技术，采用探测用电线路电压降的方法防控电气火灾，其特征在于由以下模块实现：剩余电流信号转换模块、剩余电流信号触发控制模块、故障探测保护模块、远程保护控制接口模块、远程联网报警信号接口模块、火灾报警触发模块、剩余电流触发动作值设定模块、用电线路故障保护设定模块、电磁控制保护模块。本发明能及时、有效地发现被监控的用电线路的导线接头和开关触头的接触不良、接触电阻增大、局部过热发红、时通时断、电弧火花等电气火灾隐患并报警，有利排除故障，不致起火；危及安全时，立即断开电源，防止发生火灾。

Description

一种电气火灾防控电压降法探测技术

技术领域

本发明涉及一种电气火灾隐患探测技术。

背景技术

据火灾原因调查分析和火灾统计显示，电气火灾占火灾总数的30%~40%，且大多数重特大火灾都是电气火灾。电气火灾隐患成了现代城乡火灾的主要原因。

长期以来，不少人士在解决电气火灾预防方面进行了大量研究和试验。其产品有广泛应用的过流保护—空气开关、漏电保护开关等。但这些装置只对短路和漏电起保护作用。这类过载保护开关一般安装在主支线路的首端，其后的线路特别是与用电设备连接的线路，一般导线截面积小于前端导线截面积，导线的额定电流小于开关的额定电流。开关过载保护瞬时动作电流值又往往是开关额定电流值的5~10倍。当线路过载，但电流没有达到开关过载保护瞬时动作电流的5~10倍时，保护开关是不会动作断开电源的，这时保护不起作用。特别对于用电终端的线路更加起不到保护作用。

因此，要防止电气火灾发生，主要是防止用电线路过载，特别是线路末端的用户用电线路的过载。因为用户的用电线路是负载增减集中段，一般线径较细，最易过载。

电气火灾何时何处发生难以预料，如何用技术手段及时、有效地发现用电线路超负荷发热、接触不良、局部过热发红、时通时断、电弧火花等隐患，已成为关键性技术难题。

本发明针对这一难题，利用电流的热效应原理研究出了一种电气火灾防控电压降法探测技术。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以革新改进，提供一种新颖、实用、灵敏、可靠的利用探测线路电压降来防控电气火灾的电气火灾防控电压降法探测技术。

本发明采用探测用电线路电压降的方法防控电气火灾，其特征在于由以下模块实现：

一剩余电流信号转换模块；

一剩余电流信号触发控制模块；

一故障探测保护模块；

一远程保护控制接口模块；

一远程联网报警信号接口模块；

一火灾报警触发模块；

一剩余电流触发动作值设定模块；

一用电线路故障保护值设定模块；

一电磁控制保护模块；

故障探测保护模块的1脚与用电线路故障保护值设定模块的2脚连接；

故障探测保护模块的5脚和6脚与被监测用电线路N端连接，且与火灾报警触发模块的1脚、剩余电流信号触发控制模块的3脚连接；

故障探测保护模块的2脚与剩余电流信号转换模块的3脚、远程联网报警信号接口模块的2脚连接，且与启动控制开关的2端连接；

故障探测保护模块的4脚连接远程联网报警信号接口模块的1脚和远程保护控制接口模块的1脚；

故障探测保护模块的8脚连接剩余电流信号触发控制模块的1脚和火灾报警触发模块的3脚；

用电线路故障保护值设定模块的1脚连接电磁控制保护模块的1脚和被监控用电线路L1端；

剩余电流信号转换模块的1脚和2脚与安装在用电线路的零序互感器的接线端连接；

所述的电气火灾防电压降法探测技术包括以下步骤：

步骤a：故障探测保护模块通过检测线路导线电压降值，检测到线路故障，并发送故障信号至电磁控制开关保护模块、远程联网报警信号接口模块和火灾报警触发模块；

步骤b：电磁控制保护模块接收到故障探测保护模块的故障信号后，发出信号给被监控用电线路控制开关J，使控制开关J动作，切断被监控线路电源；

步骤c：远程联网报警接口模块接到故障探测保护模块的故障信号后，发送信号给远程联网报警系统，进行报警。

本发明的优点及有益效果：

同类技术现状：

（1）传统检测电气线路超负荷的方法是测量线路电流，即用电流表测量。

（2）国内同类技术的过电流保护动作电流值的大小是人为设定的;

（3）国内同类技术是以“空气开关”来防止的，“空气开关”的脱扣保护的瞬间动作电流值一般为额定值的10倍，这对于防止线路过载是起不到作用的，只对开关本身起到保护作用。

（4）国内同类技术是《剩余电流式电气火灾监控探测器》

本技术与国内同类技术不同之处：

（1）判断线路是否过电流（超负荷）是以线路运行温度为标准。分析线路超负荷（过电流），使线路绝缘软化——熔化——破损——短路——起火的过程；根据导线安全运行温度，确定以70℃作为区分线路是否过载的标准。这对于小线径线路防止线路过载短路起火特别有效，不是以导线直径或电流为标准，具有实用性。

（2）线路运行温度的检测是采取间接检测线路温度的方法——线路电压降的监测。

（3）本技术能及时、有效地发现被监控的用电线路的导线接头和开关触头的接触不良、接触电阻增大、局部过热发红、时通时断、电弧火花等电气火灾隐患并报警，有利排除故障，不致起火。危及安全时，立即断开电源，防止发生火灾；

（4）本技术能及时、有效地防止监控范围内的非电气火灾向外蔓延和阻隔外部火灾通过电气线路侵入，是防止起火，蔓延成灾的卫士。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的详细电路方块图。

图中标号说明：

M1--剩余电流信号转换模块

M2--剩余电流信号触发控制模块

M3--故障探测保护模块

M4--远程保护控制接口模块

M5--远程联网报警信号接口模块

M6--火灾报警触发模块

M7--剩余电流触发动作值设定模块

M8--用电线路故障保护值设定模块

M9--电磁控制保护模块

Q—电流互感器

D--电源指示灯

An—启动控制开关。

具体实施方式

技术原理：

本发明的技术原理是欧姆定律及电流的热效应原理、能量守恒原理、电磁效应原理。

电流的热效应原理：当电流过导体时，由于导体具有一定的电阻，因此，电能就随着电流的流动不断地转变为热能，使导线温度升高，这种现象就叫作电流的热效应。

能量守恒原理：电能消耗的速度即电功率的大小P ＝ U ·I ＝ I²·R（单位为W）；根据能量守恒原理，生热的功率必须与电功率相等。

习惯上热能的单位用卡表示，1W的电功率约等于每秒0.24卡，所以生热电工率也可以写成：

P ＝ 0.24I²·R     （单位是卡/秒）。

导线电能在单位时间内产生的热量Q ＝ 0.24 I² R t（单位为卡）       （1）

由欧姆定律可知I· R 即为线路导线电压降△U ，即△U ＝ I· R，所以热量还可以写成： 

               Q  ＝ 0.24 ·I·△U·t                            （2）

公式（2）说明热量（温度）与电压降成正比。因此可以用探测线路电压降的方法来监控用电线路过载发热。线路导线电压降又可以写成

△U ＝ U1 - U2

＝ I· R

＝ I·（ 2L·ρ/S ）

＝ I·（R1+R2+R3… ）                            （3）

公式中：

U1 —-线路电源电压（用户动力变压器低压侧相电压）

 U2——用户负载端电压，本发明为监测装置（点）的电压

I —— 流过线路的电流                  

S —— 线路导线横截面积                          

L —— 被监控线路长度（用户单独的支线路段）       

ρ —— 线路导线电阻率                         

  R —— 被监控线路的总电阻                         

  R1—— 被监控线路的导线电阻   

 R2 ——负载控制装置（开关、接触器、导体）电阻      

R3—— 各个接点接触电阻之和

由公式（3）可以看出：

1)．线路中R1、R2、R3任意一个阻值变化或同时变化，都会使电压降变化。

2)．电压降的变化可以反应线路电流、电压、电阻的变化，即反应负载的变化和接触电阻的变化 ：

a. 线路过载，I增大，则△U增大；

b.线路过热，电阻增大，则△U增大。

3)．电压降的变化反应接触电阻的变化，反应线路接头、开关触头的接触情况：

a. 线路导线腐蚀、氧化，接触电阻增大，局部过热发红，则△U增大；

b.线路导线过热发红熔蚀，截面积S变小，则电阻增大，△U增大；

4)．电流、电阻增大，电压降增大，负载端电压降低；

5)．短路时电流突增，负载端电压突降（趋向于零），△U≤电源电压；  

6)．如果导线时通时断，则容易产生电弧火花；

7)．缺相时，会使三相电机烧毁引发起火；   

8)．由公式（2）可以看出：△U与 Q成正比，△U增大，说明线路导线发热。

9)．由公式（1）可以看出：Q 与I²成正比，线路过载（I增大，其平方值则更大）Q值增大，线路导线过热，就会使线路绝缘过早老化失效漏电，破损短路；短路时电流突增，Q值更大，线路导线就会熔化，产生高温熔渣引发火灾。

由技术原理可知，通过探测电气线路的电压降的变化可以综合发现——线路超负荷发热、线路接头、开关触头接触不良、接触电阻增大、局部过热发红、时通时断、电弧火花、欠压、缺相等电气火灾隐患。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案，本部分的描述仅仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例：

请参照图1，其所示为本发明一较佳实施例进一步的详细电路方块图。

本发明的工作电源取自被监控的用电线路L1`和N`点，经电阻限压供给工作电源。

电源指示灯D连接故障探测保护模块M3的1脚和5脚，电源指示灯D亮表示工作状态。

被监控用电线路开关J接通时，监控工作启动。

所述的用电线路故障保护设定模块M8，用以设定电压降值范围。

所述的火灾报警触发模块M6被触发时驱动故障探测保护模块M3和用电线路故障保护值设定模块M8工作。

所述的报警或保护控制模块M4与远程联网报警信号接口模块M5的1脚连接，且用以连接外联设备。

所述的剩余电流触发信号设定模块M7，用以调节零序互感器Q检测到的剩余电流值，以触发剩余电流信号触发控制模块M2工作。

所述的故障探测保护模块M3的作用是通过探测电气线路的电压降的变化发现线路故障。

剩余电流信号触发控制模块M2的1脚和3脚为输出端，且分别接故障探测保护模块M3的5脚和8脚，剩余电流信号触发控制模块M2的1脚还接远程联网报警信号接口模块M5的3脚；剩余电流触发信号设定模块M7用来调节设定零序互感器Q检测到的剩余电流值，以触发剩余电流信号触发控制模块M2工作。当剩余电流达到报警动作设定值时，剩余电流信号触发控制模块M2的1脚和3脚输出，控制故障探测保护模块M3工作。

电磁控制保护模块M9的1脚接电源端，2脚接启动控制开关An的1端，启动控制开关An的2端连接剩余电流信号转换模块M1的3脚、故障探测保护模块M3的2脚和远程联网报警信号接口模块M5的2脚。

用电线路正常状态下，故障探测保护模块M3的2脚和4脚无信号输出；当被监控用电线路有故障时，故障探测保护模块M3的2脚有信号输出，这时电磁控制保护模块M9接收到故障探测保护模块M3的故障信号后被驱动工作，被监控用电线路控制开关J断开，切断被监控线路电源，同时故障探测保护模块M3的4脚驱动远程联网报警信号接口模块M5输出远程联网控制信号，进行故障报警。

当零序互感器Q检测到剩余电流，经剩余电流信号转换模块M1输出两路信号，剩余电流信号转换模块M1的1脚、2脚为剩余电流输入端，又是显示信号输出端，两路信号之一经M1的1脚、2脚输出给数码显示控制装置。剩余电流信号转换模块M1的5脚和6脚为剩余电流信号输出端，又是剩余电流触发动作值设定模块M7的输入端，剩余电流触发动作值设定模块M7的1脚、2脚又分别接剩余电流信号触发控制模块M2的4脚、2脚，因此两路信号之另一输至剩余电流触发动作值设定模块M7，再输至剩余电流信号触发控制模块M2，来控制故障探测保护模块M3的2脚驱动电磁控制保护模块M9发出信号使J断开，并控制故障探测保护模块M3的4脚驱动M5报警。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种电气火灾防电压降法探测技术，采用探测用电线路电压降的方法防控电气火灾，其特征在于由以下模块实现：

一剩余电流信号转换模块M1；

一剩余电流信号触发控制模块M2；

一故障探测保护模块M3；

一远程保护控制接口模块M4；

一远程联网报警信号接口模块M5；

一火灾报警触发模块M6；

一剩余电流触发动作值设定模块M7；

一用电线路故障保护值设定模块M8；

一电磁控制保护模块M9；

故障探测保护模块M3的1脚与用电线路故障保护值设定模块M8的2脚连接；

故障探测保护模块M3的5脚和6脚与被监测用电线路N端连接，且与火灾报警触发模块M6的1脚、剩余电流信号触发控制模块M2的3脚连接；

故障探测保护模块M3的2脚与剩余电流信号转换模块M1的3脚、远程联网报警信号接口模块M5的2脚连接，且与启动控制开关An的2端连接；

故障探测保护模块M3的4脚连接远程联网报警信号接口模块M5的1脚和远程保护控制接口模块M4的1脚；

故障探测保护模块M3的8脚连接剩余电流信号触发控制模块M2的1脚和火灾报警触发模块M6的3脚；

用电线路故障保护值设定模块M8的1脚连接电磁控制保护模块M9的1脚和被监控用电线路L1端；

剩余电流信号转换模块M1的1脚和2脚与安装在用电线路的零序互感器Q的接线端连接；

所述的电气火灾防电压降法探测技术包括以下步骤：

步骤a：故障探测保护模块M3通过检测线路导线电压降值，检测到线路故障，并发送故障信号至电磁控制开关保护模块M9、远程联网报警信号接口模块M5和火灾报警触发模块M6；

步骤b：电磁控制保护模块M9接收到故障探测保护模块M3的故障信号后，发出信号给被监控用电线路控制开关J，使控制开关J动作，切断被监控线路电源；

步骤c：远程联网报警接口模块M5接到故障探测保护模块M3的故障信号后，发送信号给远程联网报警系统，进行报警。

2.根据权利要求1所述的电气火灾防控电压降法探测技术，其特征在于所述的用电线路故障保护设定模块M8，用以设定电压降值范围。

3.根据权利要求1或2所述的电气火灾防控电压降法探测技术，其特征在于所述的火灾报警触发模块M6被触发时驱动故障探测保护模块M3和用电线路故障保护值设定模块M8工作。

4.根据权利要求1所述的电气火灾防控电压降法探测技术，其特征在于所述的报警或保护控制模块M4的1脚与远程联网报警信号接口模块M5的1脚连接，且用以连接外联设备。

5.根据权利要求1所述的电气火灾防控电压降法探测技术，其特征在于所述的剩余电流触发动作值设定模块M7与剩余电流信号转换模块M1、剩余电流信号触发控制模块M2连接，剩余电流信号转换模块M1将零序互感器Q检测到的剩余电流信号分为两路输出，一路信号输出给剩余电流触发动作值设定模块M7，再输送至剩余电流信号触发控制模块M2，剩余电流信号触发控制模块M2控制故障探测保护模块M3工作，另一路信号输出给数码显示控制装置。

6.根据权利要求1或5所述的电气火灾防控电压降法探测技术，其特征在于所述的剩余电流触发信号设定模块M7，用以调节零序互感器Q检测到的剩余电流值，以触发剩余电流信号触发控制模块M2工作。

7.根据权利要求1所述的电气火灾防控电压降法探测技术，其特征在于所述的

故障探测保护模块M3的1脚和3脚之间设有电源指示灯D。