上海通用广电工程有限公司 上海市 201400
摘要：本文首先从短路故障、接触不良故障、漏电故障、过载故障四个角度入手，研究了低压配电柜电气火灾的形成原因，并据此提出了高温、烟雾等火灾监控新技术的应用落脚点；其后，围绕线型光束烟雾粒子探测技术、剩余电流火灾监控探测技术、温度监测技术三个方面，分析了低压配电柜电气火灾的监控新技术。
关键词：低压配电柜；火灾事故；温度传感器
引言：低压配电柜是电力系统中不可或缺的重要部分，其性能水平的优劣将直接影响到供电网络整体的运行质量。同时，低压配电柜也是电气火灾的高发领域，且具有影响范围大、危害程度高的事故影响特点。据此，我们有必要对低压配电柜电气火灾的监控新技术进行分析讨论。
1 低压配电柜电气火灾的形成原因
低压配电柜是电力系统中火灾事故的高发部位，分析其电气火灾的来源，对电气火灾监控新技术的应用实践具有重要意义。从当前来看，低压配电柜电气火灾的形成原因主要表现有以下几种：
1.1由短路故障引发火灾
当低压配电柜因绝缘线路老化破损、雷击灾害等情况而发生短路故障时，其回路中电流量会骤然上升至安全截流量的数十倍，进而出现触点高温熔化或电弧现象，引燃电路外部绝缘层或周围的其他可燃介质，导致电气火灾形成。
1.2由接触不良引发火灾
若低压配电柜的线路质量不佳，或发生接头松动、连接处杂质过多等问题时，便会很容易发生接触不良故障。此时，在通电回路的电流作用下，低压配电柜的线路连接处便会形成高温或电弧，进而引燃连接处堆积的粉尘或其他可燃介质，引发电气火灾。通常来讲，接触不良故障具有一定隐蔽性与积累性，因此这一火灾原因很难被相关人员及时发现。
1.3由漏电故障引发火灾
当受到外力作用、自然侵蚀、使用时长等方面影响时，低压配电柜线路的绝缘层会发生老化破损，使得电流在运行过程中向线路外环境泄漏出去。此时，在电流的泄漏路径上很容易出现电火花、电弧或局部高温，进而触及或溅射到配电柜环境中的附属设施及可燃材料上，引发电气火灾。从既往经验来看，在漏电故障发生后，如果电流的泄漏量相对较小，传统的线路保护装置很难对其作出检测反馈，且并不会对低压配电柜本身的运行情况造成过大影响，故而火灾隐患比较容易长期存在。
1.4由过载故障引发火灾
所谓“过载故障”，即低压配电柜电气线路中的电流电压超过其负载阈值，进而突破安全载流量，引发线路的持续高温与热量堆积，最终导致线路绝缘层、触点等部位熔化损坏，造成电气火灾。同时，当过载故障发生时，还会引起短路、漏电、接触不良等其他故障，进一步增加火灾的发生来源。
2 低压配电柜电气火灾的监控新技术应用
2.1 线型光束烟雾粒子探测技术的应用
当电气火灾发生时，配电室环境中燃烧产物与空气混合形成烟气并逐渐上升。此时，若采用传统中安装在配电室顶棚的点式感烟探测器，将会大大延迟火灾的监测报警时间，不利于电气火灾的有效控制。面对此种弊病问题，应用线型光束烟雾粒子探测技术这一新技术，可达到良好的改善效果。当探测器的发射端发出光信号后，光信号会平行到达接收端。此时，若空气中的烟雾浓度较高，光信号的传输质量必然有所削弱，接收端转化电信号的量级也将随之降低。当信号量降低到预设的安全阈值以下时，探测器便会发出报警信号，实现低压配电柜电气火灾的及时响应。
在实际的电气火灾监测应用当中，由于火灾烟气具有层化现象，所以相关人员在布设线型光束烟雾粒子探测器时，必须保证平行位置处在烟气的热障层以下，以此保证监控报警的有效性。
2.2 剩余电流火灾监控探测技术的应用
剩余电流火灾监控探测技术主要针对低压配电柜电气火灾的漏电故障进行应用，该技术系统主要由剩余电流传感器与火灾监测器两个部分构成。在实际的低压配电柜运行过程中，传感器设备会以电磁感应原理为基础，对线路中的电流数值进行采集，并传输记录到火灾监测器当中。此时，监测器的数据处理模块便会对当前的电流数值展开分析处理，并与预设出的报警阈值对比，进而在数值异常时自动触发报警装置。通常来讲，在低压配电室中装设一个火灾监测器，即可同时对多台低压配电柜或多处布设点上的剩余电流传感器进行数据采集。
在安装剩余电流火灾监控探测技术的设备系统时，应尽量将其设计在低压配电柜的出线端，以确保漏电故障的最快响应。火灾监测器结构的接线方式如图1所示，其中L1为火灾监测器的电源线，其优先采用就地取电的原则，与低压配电柜主开关的前端相线相连，不可从开关后端取电；L2为火灾监测器与剩余电流传感器的信号连接线，主要用于泄漏电流数值的动态采集；L3为火灾监测器与低压配电室报警系统的通讯线路，以确保监测器感应到异常情况后可第一时间触发报警，为相关人员的火灾处理提供信号条件。
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图1 剩余电流火灾监控探测技术的接线方式
2.3 低压配电柜温度监测技术的应用
低压配电柜温度监测技术是新形势下电力系统自动化发展的产物，这一技术主要以PLC自动控制技术为支持，可实现低压配电柜运行温度的动态采集与快速反馈。具体来讲，在实际的低压配电柜电气火灾监控应用中，低压配电柜温度监测技术系统主要包含温度传感器、PLC主控模块、报警单元、复位单元、通讯单元以及远端监控主机等多个部分。其中，温度传感器是温度监测技术的运行核心，其功能质量直接影响到低压配电柜电气火灾的响应水平。现阶段，可选用铂金属电阻Pt100型号的温度传感器，其感应温度与电阻信号的转化公式为
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，其中Rt为电阻值，T为温度值（摄氏度）。在温度监测技术系统的运行当中，传感器可实现-50℃至150℃左右温度值的有效采集，并通过公式运算将温度信号转化为电阻信号，再经由通信网络传输至PLC主控模块处，完成进一步的电压计算与报警驱动。同时，PLC技术还具有良好的开放性与包容性，相关人员在布设温度传感器的同时，还可通过通信网络将PLC主控模块与电流传感器、光信号传感器等其他传感器设备相连接，从而获得更加全面的低压配电柜运行数据，更大程度地达成电气火灾事故及隐患的动态采集与自动控制。
总结：总而言之，低压配电柜的电气火灾具有多来源特点，且对电力系统整体运行的稳定性与安全性具有重要影响。因此，相关人员在工作实践当中，既要着眼于低压配电柜的运行状态，又要着眼于火灾事故发生后的控制响应，以此达到最佳的技术应用与事故监控效果。
参考文献：
[1]蒋智军.浅谈低压配电设备故障诊断及运行监控系统方法[J].中国设备工程，2019（18）：88-89.
[2]后石.如何有效防止电气火灾?[J].住宅与房地产，2019（13）：44.
姓名：鲍帅（1982.05--）；性别：男，民族：汉 籍贯：上海南汇，学历：大专，毕业于湖南株洲师范高等专科学校；现有职称：无；研究方向：低压柜电气设计。