胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：棉紡織廠屬于火災危險場所，在進行電氣設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原料的棉紡織廠，在生產過程中要產生飛花、棉絨、棉絮、粉塵等大量易燃物質，一遇火源，容易發生火災，特別是容易發生電氣性質的火災事故。若避免發生電氣火災事故，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。
運行經驗表明，電動機線路的故障有三分之二以上發生在接線盒內。其原因，多數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，并被發生故障產生的火花點燃，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，與電機相聯這段電源線均改用多股銅芯導線，避免發生導線折斷事故。
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節。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驗判斷。凡是熔斷時響聲特別大，出現火花,管內熔絲熔成許多小點，熔管內壁有熔絲蒸汽附著，管內壁有燒焦現象甚至發生爆裂的，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。根據技術條件規定，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為3-5次。這些規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生的電火花或電弧，是減少和避免電氣火災事故的關鍵。
我廠使用兩臺電力變壓器供全廠用電，原設計采取中性點直接接地系統的三相四線制的供電方式。這樣，同一車間內的動力、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，電氣設備較多，與原棉、棉條等易燃生產原料混雜一起，一旦出現單相對地短路，便有很大的短路電流產生。后來，根據各車間的實際情況，將供給易發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，因而不會再出現較大的電火花了。兩年來，我廠先后發生過50多次單相對地短路現象，每次都準確地發出接地聲光信號，值班人員迅速地加以排除，避免了發生電氣火災事故。
4、接地問題
電氣設備接地和接零的設計及施工，不但要考慮電氣系統和電氣設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生斷線或接觸不良，以免產生火花引起火災。
我廠電氣設備金屬外殼的接地線，原設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甚至爛掉，造成電動機接地線接觸不良產生火花而引起火災。為杜絕事故隱患，我們將生產車聞內所有電氣設備金屬外殼的接地線，一律與相線一起敷設在同一根保護管內《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，都設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系甚大，不可忽攏。接地螺絲和接地線不小千表1內列出的數據時，一般都能滿足接地要求。
表1電氣設備接地螺絲和接地線的最小規格
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—系統相電壓
Zn—相地回路中的阻抗，包括變壓器阻抗在內;
K—動作系數，采用熔斷器作保護時，K值至少為4，采用自動開關作保護時，K值至少為2;
IH—熔斷器額定電流或自動開關脫扣器的整定電流。
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品，可以有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，當發生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護，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品，通常設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或無線的方式將監測數據上傳到安科瑞電氣火災監控主機或安全用電云平臺，實現遠程監控功能。組網拓撲圖如下圖所示。
電氣火災主機組網拓撲圖 安全用電管理云平臺拓撲圖
用戶通過監控主機，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、運行參數，并可遠程對保護器進行參數設置、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
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性工作，更重要的是要對那些經過實踐驗證確實不合理、不完善或不適用的工藝設計、施工方案、設備選用及設備布局等進行改革，從根本上提高各套生產和控制裝置運行的可靠性，以實現長周期，滿負荷運行，達到安全、穩定、持續生產的目的。另外，隨著現代電氣防火技術和產品不斷成熟，采用新的電氣防火解決方案，不僅能提高供電的安全性，還能實現遠程監控，無人值守，減少人手的同時，提高管理效率。
參考文獻：
[1]. 安科瑞企業微電網設計與應用手冊. 2022.05版
[2]. 張景魁.棉紡織廠電氣防火措施.勞動保護.1981-10-28
