配電過(guò)負(fù)荷監(jiān)控裝置ACM的應(yīng)用

唐 明 /李英新 /陸偉青

1.四川省建筑設(shè)計(jì)院，四川 成都 610017； 2.上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801

1 ACM監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)的依據(jù)

《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(xiàn)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文說(shuō)明:“線(xiàn)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)?！?/p>

《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(xiàn)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)是為這些消防設(shè)備配電的線(xiàn)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(xiàn)路過(guò)負(fù)荷報(bào)警功能以滿(mǎn)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。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。由表1可得，一旦配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(hù)線(xiàn)路出現(xiàn)了過(guò)負(fù)荷，應(yīng)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(mǎn)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。

表1 配電用過(guò)負(fù)荷保護(hù)特性

2 ACM監(jiān)控裝置的基本原理

2.1 監(jiān)控裝置的原理

ACM配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)如圖2所示，1.3In動(dòng)作時(shí)間可設(shè)定。

表2 配電線(xiàn)路保護(hù)電器類(lèi)型

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(xiàn)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。

3 消防場(chǎng)合的應(yīng)用

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。消防用電設(shè)備有的是電力用電,有的屬照明用電；有的有備用機(jī)組，而有的沒(méi)有；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(xiàn)路，最恰當(dāng)?shù)霓k法是采取一定的技術(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。在消防狀況線(xiàn)路發(fā)生過(guò)載時(shí)，不能切斷電源，需要給出報(bào)警信號(hào)以警示工作人員及時(shí)處理，此時(shí)配電回路中可以使用ACM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(xiàn)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(xiàn)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；

表3 曲線(xiàn)圖說(shuō)明

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。

4 ACM在實(shí)際中的應(yīng)用

圖3為ACM配電線(xiàn)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是配合使用的。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(xiàn)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(xiàn)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。如圖3所示，當(dāng)配電線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。

5 結(jié)論

ACM系列配電線(xiàn)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)方法符合標(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）：16-21.

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

[3]李戰(zhàn)贈(zèng)，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（6）.

[4]姚波, 陸偉青. 配電線(xiàn)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（11）：105-108.