王晶晶
安科瑞電氣股份有限公司
摘要：棉紡織廠屬于火災危險場所，在進行電氣設(shè)計時要考慮并采取一定的防火措施。本文從接線、熔斷器的選用、中性點接地方式的選擇和接地等問題，介紹了電氣防火的一些措施。并就引發(fā)火災嚴重的線路短路故障問題，介紹了電氣防火限流式保護器的應用。
關(guān)鍵詞：棉紡織廠；電氣防火；限流式保護器
以原棉作為主要生產(chǎn)原料的棉紡織廠，在生產(chǎn)過程中要產(chǎn)生飛花、棉絨、棉絮、粉塵等大量易燃物質(zhì)，一遇火源，容易發(fā)生火災，特別是容易發(fā)生電氣性質(zhì)的火災事故。若避免發(fā)生電氣火災事故，就要采取一些相應措施。
1、電動機接線 配線管路問題
1.1電動機出線口接線盒，是電氣線路故障的重點。
運行經(jīng)驗表明，電動機線路的故障有三分之二以上發(fā)生在接線盒內(nèi)。其原因，多數(shù)情況是由于緊固螺釘按得不緊，電動機振動太大，引出線人為地觸動、彎曲，電機起動時導線之間產(chǎn)生的排斥力的作用等原因造成接線端子松動或引出線折斷，以及接頭過熱，絕緣老化，從而引起短路故障。如果接線盒密封不好，鉆進大量的飛花、塵埃，并被發(fā)生故障產(chǎn)生的火花點燃，就會竄出火星釀成火災事故。為適應防火要求，應將通用型的開啟式或開口式的接線盒一律改制成封閉式接線盒。在改制接線盒時既要注意采取封閉措施，又要使接線盒內(nèi)有一定的空間裕度，防止絕緣一旦老化或損壞，由于線頭互相壓得過緊而發(fā)生相間短路。
1.2電源線的保護管改用四氟乙烯軟管。
埋在地下保護電機電源線的鋼管，露出地面高度不超過150毫米，與接線盒相連時，常用金屬蛇皮軟管，容易受到外界的觸動和碰傷，引起短路發(fā)生電火花。為消除這一事故隱患，可將原機配帶的金屬蛇皮軟管，改用四氟乙烯軟管。在與露出地面的鋼管相套時，要注意處理好連接處，可用634號環(huán)氧樹脂膠粘合，也可用乙烯帶扎緊。
1.3選用電動機電源線時應考慮導線的強度和韌性。
棉紡織廠大多使用容量較小的電動機，電源線一般只考患導線的允許工作電流，不考慮導線的強度和韌性。例如:織機上的電動機容量一般在0.8千瓦或以下，使用單股導線(特別是單股鋁芯導線)在接線盒內(nèi)作硬性連接時，因織機振動比較強烈，很易使連接處松動或使導線折斷，造成電動機單相運行或短路。防止措施是，凡受振動威脅的電動機,不論容量大小，與電機相聯(lián)這段電源線均改用多股銅芯導線，避免發(fā)生導線折斷事故。
2、熔斷器的選擇和使用
有些火災是由于對熔斷器選擇、使用不當使熔斷器熔斷迸出電火花引起。所以，棉紡織廠合理選擇、使用熔斷器，是不可忽視的一個重要環(huán)節(jié)。在一般情況下，對于單臺直接起動的鼠籠式電動機，均按下列公式選擇熔斷器。
Le.r≥Lg.d/(2-2.5)
或Ie.r≥Le.dx 2.5
式中:le.r 熔絲的額定電流;
Ig.d 電動機的起動電流;
Le.d 電動機的額定電流。
按上式選擇出的熔斷器，是只根據(jù)熔斷電流大小來確定的，并未考慮標志熔斷器安秒特性兩個因素中的另一因素一一熔斷時間。事實上，不同型號的熔斷器安秒特性有著很大的差異。例如熱容量較大的RC型熔斷器和熱容量較小的RL型熔斷器，它們的安秒特性有近2倍的差異。倘若按同一公式選擇不同型號的熔斷器,在實際運行中勢必會發(fā)生拒動或誤動，不僅起不到應有的保護作用，而且還會造成不良后果。根據(jù)棉紡織機器運行的特點，大多選用螺旋式熔斷器作為電動機的短路保護裝置，選擇公式:
Le.r≥Lg.d/(1-2)
或le.r≥le.dx 3.5-5
具體選擇方法是:
對于10千瓦以下的電動機，可用:
Le.r≥le.dx5
對于10千瓦以上、28千瓦以下的電動機，可用:
Le.r≥le.dx3.5
選用熔斷器時，還要考慮熔斷器的斷流容量。因熔斷器熔斷時，一般處于兩種可能，一是在起過允許電流下熔斷，二是在極限開斷電流時熔斷，屬于哪一種熔斷，在實際運行中只能憑運行經(jīng)驗判斷。凡是熔斷時響聲特別大，出現(xiàn)火花,管內(nèi)熔絲熔成許多小點，熔管內(nèi)壁有熔絲蒸汽附著，管內(nèi)壁有燒焦現(xiàn)象甚至發(fā)生爆裂的，大多是斷開極限開斷電流時熔斷的其它，則屬于一般的過載電流時熔斷的。當短路電流超過熔斷器斷流容量時，熔斷器就不能有效的斷開，此時熔斷器常常發(fā)生爆裂、燒毀,繼而導致兩相或三相短路。
在選用熔斷器時,對斷流要求應給以足夠的重視,使用時，注意以下三點;
1）熔絲的額定電流能大于熔管的額定電流。
2）注意熔斷器的額定電壓值，不要用在高于熔斷器工作電壓的電路中。
3）不可忽視熔斷器斷流的次數(shù)。根據(jù)技術(shù)條件規(guī)定，RC系列熔斷器保證安全斷開額定斷流容量1-3次，RM,系列的熔斷器在斷開3次額定斷流容量后更換，棉紡織廠應用較廣泛的RL系列的熔斷器安全斷開斷流的次數(shù)為3-5次。這些規(guī)定在日常維護工作中認真遵守。
3、中性點工作制的選擇
根據(jù)我廣歷年來電氣火災事故的分析，因單相對地短路造成的火災事故占70%，兩相短路和兩相對地短路占25%，三相短路占5%。上述情況表明，解決單相對地短路而產(chǎn)生的電火花或電弧，是減少和避免電氣火災事故的關(guān)鍵。
我廠使用兩臺電力變壓器供全廠用電，原設(shè)計采取中性點直接接地系統(tǒng)的三相四線制的供電方式。這樣，同一車間內(nèi)的動力、照明電源雖然可以使用同一臺電力變壓器，但由于配電線路分布較廣，電氣設(shè)備較多，與原棉、棉條等易燃生產(chǎn)原料混雜一起，一旦出現(xiàn)單相對地短路，便有很大的短路電流產(chǎn)生。后來，根據(jù)各車間的實際情況，將供給易發(fā)生電氣火災紗廠用電的電力變壓器的中性點,由直接接地改為不接地,另取照明電源。這樣，如發(fā)生單相對地短路時，故障的那一相對地電壓接近于零，因而不會再出現(xiàn)較大的電火花了。兩年來，我廠先后發(fā)生過50多次單相對地短路現(xiàn)象，每次都準確地發(fā)出接地聲光信號，值班人員迅速地加以排除，避免了發(fā)生電氣火災事故。
4、接地問題
電氣設(shè)備接地和接零的設(shè)計及施工，不但要考慮電氣系統(tǒng)和電氣設(shè)備的正常運行和人身安全，而且還應盡可能地避免接地線發(fā)生斷線或接觸不良，以免產(chǎn)生火花引起火災。
我廠電氣設(shè)備金屬外殼的接地線，原設(shè)計是用金屬保護管外皮或金屬蛇皮管外皮或接地導線直接埋入地下。在實際運行 中，曾多次因金屬蛇皮管折斷或地下接地導線受腐變質(zhì)甚至爛掉，造成電動機接地線接觸不良產(chǎn)生火花而引起火災。為杜絕事故隱患，我們將生產(chǎn)車聞內(nèi)所有電氣設(shè)備金屬外殼的接地線，一律與相線一起敷設(shè)在同一根保護管內(nèi)《采用電纜時，則選擇四芯的),其絕緣要求與相線相同。所有電機及電器的接線盒內(nèi)，都設(shè)有專門接地用的螺絲，接地用的導線或電纜芯都接在這個專用的螺絲上。
接地螺絲的大小對接地線是否安全可靠關(guān)系甚大，不可忽攏。接地螺絲和接地線不小千表1內(nèi)列出的數(shù)據(jù)時，一般都能滿足接地要求。
表1電氣設(shè)備接地螺絲和接地線的最小規(guī)格
接地線的截面按下列公式選樣，可保證可靠而迅速地切斷接地短略電流。
Ig= U/Zn≥KIH
式中: Id—短路電流
U—系統(tǒng)相電壓
Zn—相地回路中的阻抗，包括變壓器阻抗在內(nèi);
K—動作系數(shù)，采用熔斷器作保護時，K值至少為4，采用自動開關(guān)作保護時，K值至少為2;
IH—熔斷器額定電流或自動開關(guān)脫扣器的整定電流。
5、電氣防火限流式保護器的選用
電氣防火限流式保護器是線路短路保護產(chǎn)品，可以有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，當發(fā)生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，能顯著減少電氣火災事故，保障棉紡廠這種易燃場所的供電安全。
以安科瑞品牌的產(chǎn)品為例，其ASCP系列電氣防火限流式保護器功能特點及選型如下表所示：
電氣防火限流式保護作為末端線路的短路滅弧保護產(chǎn)品，通常設(shè)置于被保護線路的斷路器的后端，串接線被保護線路中，各線路的限流保護器通過有線組網(wǎng)或無線的方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到安科瑞電氣火災監(jiān)控主機或安全用電云平臺，實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。組網(wǎng)拓撲圖如下圖所示。
電氣火災主機組網(wǎng)拓撲圖 安全用電管理云平臺拓撲圖
用戶通過監(jiān)控主機，Web瀏覽器或手機APP就可以查看各電氣防火限流式保護器的運行狀態(tài)、運行參數(shù)，并可遠程對保護器進行參數(shù)設(shè)置、限流控制，以及消音、復位等操作。軟件操作界面如下圖所示。
安全用電管理云平臺界面 智慧消防管家APP界面
6、總結(jié)
事實告訴我們，搞好棉紡織廠的電氣防火工作，不僅僅要做好日常維護檢修等基礎(chǔ)性工作，更重要的是要對那些經(jīng)過實踐驗證確實不合理、不完善或不適用的工藝設(shè)計、施工方案、設(shè)備選用及設(shè)備布局等進行改革，從根本上提高各套生產(chǎn)和控制裝置運行的可靠性，以實現(xiàn)長周期，滿負荷運行，達到安全、穩(wěn)定、持續(xù)生產(chǎn)的目的。另外，隨著現(xiàn)代電氣防火技術(shù)和產(chǎn)品不斷成熟，采用新的電氣防火解決方案，不僅能提高供電的安全性，還能實現(xiàn)遠程監(jiān)控，無人值守，減少人手的同時，提高管理效率。
參考文獻：
[1]. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊. 2022.05版
[2]. 張景魁.棉紡織廠電氣防火措施.勞動保護.1981-10-28
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