簡析在文物建筑電氣防火應用 限流式保護器

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

【摘要】中國是一個歷史悠久的文明擁有5000年的歷史。文物文物建筑歷史悠久、風光璀璨。它們是我們祖先留給我們的豐富文化遺產。這些文化遺產具有很高的精神價值，文化價值和實用價值。所以加強文物建筑的消防安全工作具有非常重要的意義。

【關鍵詞】文物 ；建筑 ；防火 ；設計：限流保護

1 文物建筑的防火必要性

中國文物建筑有很多都是使用木結構架為主要材料，并且使用梁、斗、柱一層一層搭筑建成的。文物建筑大部分是以木材為主，而木材容易著火，一旦發生火災房間散熱差，溫度升溫快特別容易炸燃。甚至還會有文物建筑是建在半山腰或山頂，消防車無法上去。還有一些文物建筑在城市里面，文物建筑一般都有院套院，門連門，臺階遍布，高低錯落，消防人員救援就會特別困難。所以做好文物建筑防火措施是一項艱巨的任務。

2 文物建筑的火災特點

2.1 火災負荷高，燃燒條件好。

木材被廣泛用作文物建筑中的建筑材料。由于文物建筑的木質構件多年來一直受到自然侵蝕，其含水量低，易燃燒。在它們周圍的墻壁上，巨大的屋頂由木柱，木梁和斗拱支撐，它們結構緊湊，煙霧不易散熱。整個結構，例如充滿干燥木材的爐膛，在燃燒過程中產生高熱量并累積大量木材分解。天然氣使文物建筑易于轟擊和倒塌。文物建筑一般都有涂漆， 屏風，懸掛窗簾和大量易燃裝飾，這些裝飾可能是舊電線，電氣設備安裝使用不當造成的或易燃織物漂浮在風中觸動蠟燭等原因造成的。以及一些宗教活動，如在寺廟燒香，祭祀宮殿中的祖先，祭祀天地，燒香紙，用工人和居民用火烹飪，取暖和照明，如果不小心就會引發火災。文物建筑的防雷電設施落后。其中一些已安裝防雷設備但不符合安裝要求。一旦被閃電擊中，它們也會引起火災。如果游客帶打火機鞭炮等火源（尤其是煙頭）都有可能會引起火災。

2.2 沒有防火間距，就會發生“火燒連營"的局面

因受古時候建筑藝術的局限性影響，文物建筑不符合現代基本的防火要求，甚至一些建筑物都是建在一起，沒有任何間距，不僅沒有防火隔間，也沒有防火通道和安全撤離通道。大部分文物建筑都是運用庭院布局的“四合院"，形成一個古老的建筑群。

2.3 消防設備非常差，地理位置還特別偏遠，缺水消防困難

一方面，文物建筑一般遠離城鎮，位于山坡或山頂，沒有河流或遠離河流特別遠 ；城鎮里偶爾也會有幾個文物建筑也會因為高庭院墻壁，臺階過多，門窄欄桿高，不利于消防車即使進行救援，經常小火災會導致重大災害的形成，從而造成巨大經濟損失。另一方面，由于種種原因，文物建筑單位資金相對緊張，而這些資金還不能保障購買滅火設備（如消防泵， 滅火設備和必要的自動報警器，自動滅火裝置等）無法實施。甚至一些文物建筑既沒有消防供水設施，也沒有室內或室外的滅火設備，所以火災后它們無法及時的進行補救。

2.4 火勢強烈蔓延速度快且溫度特別高

建筑面積大，跨度大，門窗種類多而雜，空氣充足，氣體對流快 ；而且屋頂結構緊湊，煙霧和熱量不易散發，溫度容易積聚從而導致火勢的迅速蔓延。

3 建筑防火設計

如何在保證文物建筑完整性的前提下，成功確保這些建筑的防火安全，關鍵問題是找出文物建筑與消防安全之間的結合點，并有計劃地分階段和批量升級火控系統。

3.1 自動災害報警系統

及時發現火災，快速報警和及時滅火對文物建筑是重要的。安裝適合的自動火災報警系統是一項優先措施。通過對古文物建筑中各種火災報警系統的對比分析，認為在文物建筑中安裝無線火災報警系統是較好的實現方法之一。無線火災報警系統由控制面板，探測器，手動報警按鈕和報警裝置組成。所有設備都配有無線電收發器和收發器。除控制面板外，其他設備均由獨立電池供電。該系統的大優點是不需要電纜布線。沒有布線要求，不需要破壞建筑結構，不需要鋪設任何管道，這對文物建筑防火是特別重要。

3.2 需要滅火設施

作者認為，古代文物建筑中的消防設備設置可以采用“戶外加強，室內延遲"的概念。例如，在消防栓的設置中，室內消防栓應移至戶外設置，即室外消防栓應安裝在室外，并應設置顯眼的標志。泵按鈕啟動張紙應安裝在室外消防栓上，用于發生時火災便于使用。同時為了防止滅火造成嚴重的水漬損害，可以用霧水槍代替直流水槍。同樣，必須在室內安裝必要的移動式滅火器，沙子和其他滅火設備，以撲滅初始火災。通過這種方式，它不僅可以保護文物文物建筑免受火災的傷害，而且不會影響文物建筑的美感，這符合文物建筑保護的觀點。

3.3 設置防火間距和防火分段

對于擴建、改建和新建的文物建筑，應注意防火距離和防火分區。防火墻應按照“建筑防火設計規范"的要求建造，并應進行防火分區。

3.4 電路和設備

電線應鋪設銅絕緣電線套管和金屬管，電線不得直接敷設在可燃元件上；大廳內禁止使用碘化鎢燈，電爐，電熱爐等大功率照明燈具，使用的照明燈具不得接近易燃物。必要時可以加上限流、過載保護的裝置來預防電氣火災。

3.5 避雷裝置安裝

安裝前應按照建筑物防雷的有關要求進行，并在每年雷雨季節前進行檢查和維護，確保其功能是否。

3.6 文物建筑中的各種木材，棉，亞麻，絲綢和羊毛織物 應隔離或者遠離火源。

3.7 消防用餐場所的改造

餐廳用火消防場所必須要考慮 爐灶的位置和建設，爐灶必須遠離文物集中的文物建筑或倉庫。爐灶不應接近易燃建筑物。當煙囪穿過悶熱的物品或屋頂時，應使用不易燃的材料隔熱，并在上面裝上，爐灶大廳的建筑材料應采用耐火材料建造。不能在使用時發生破裂或漏火。并且在使用的過程中必須要由專門的人員照看，不應該在周邊累積木柴和草。做好飯后應立即取出過多燃料。使用油燈和蠟燭時，不應直接靠近可燃物質。燈罩上應安裝燈罩，不應將燈罩放在紙罩上。油燈和蠟燭應固定在周圍沒有可燃材料的地方，并及時清除油污。添加燈油時，應熄滅燈泡。取暖的方式就是使用爐子，在木地板上設置爐子時，必須使用磚塊或者用土壘形成不小于14厘米厚的隔熱層，并且必須要在爐子出火口懸掛一定厚度的隔熱板。

4 加強預防電氣設計及安裝措施

4.1 不斷的加強施工單位資質的審核力度

如果想在電氣設計過程中最為安全的效果，施工團隊必須有一定知識的員工來進行和完成。相關監管部門需要認真審查各承包商和分包商的具體資質，并提出相關改進意見和建議。然后，根據市場公平競爭等相關原則，進行一定的管理，最終確定項目建設單位。

4.2 不斷的加強對相關設備、材料的審核與管理

在文物建筑電氣防火施工的全過程中，施工責任人員需要承擔這一責任。同時，相關工程監理需要合理遵循相關責任制，從源頭上控制和檢查監督安全質量問題，使用的電氣設備、材料需要通過招投標方式進行，從信譽良好的制造商處購買和使用。

4.3 加強電氣施工人員隊伍的建設

近些年來，隨著我國當前在文物建筑電氣防火安裝、設計方面的技術的進步仍然有著很大的提高，對于施工、監工以及電氣設計安全團隊有著嚴格的要求，只有在這幾方面多管齊下，才能從根本上杜絕電氣的風險，此外，需要引進一些有過文物建筑施工方面的技術人才，以期能為相關的建筑行業做出更多、更大的貢獻與奉獻。

5安科瑞限流式保護器的介紹與選型

5.1限流式保護器的設計

電氣防火限流式保護器可克服傳統斷路器、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，以及使用壽命短等當弊端，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，從而能顯著減少電氣火災事故，保障使用場所人員和財產的安全。

安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態開關，不同于傳統家用的空氣開關（微斷）。我們知道，傳統空氣開關的斷開是一種機械運動過程，分斷時間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產生。而固態開關的斷開則是依靠半導體內部的載流子運動實現，分斷時間微秒級，速度快，無電弧產生。

如圖1所示，當發生短路故障時，傳統空氣開關在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態開關則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。

 

圖1短路故障前后電流與時間關系圖

從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統空氣開關與固態開關在短路時所釋放的能量差別可以達到數千倍之多。因此當裝配限流式保護器的回路發生短路故障時，就可以避免電弧的產生，從而降低了電氣火災。

5.2 ASCP200-1功能特點

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，較大額定電流為63A。主要功能如下:

A）短路保護功能，線路發生短路故障時，能在150微秒內實現快速限流保護；

B）過載保護功能，線路持續過載時，保護器限流保護；

C）表內超溫保護功能，保護器內部器件工作溫度過高時，保護器限流保護；

D）過/欠壓保護功能，線路欠壓或過壓時，保護器告警或限流保護（可設）；

E）電纜溫度監測功能，被測線纜溫度超過報警設定值時，保護器告警或限流保護（可設）；

F）漏電流監測功能，線路漏電超過報警設定值時，保護器告警或限流保護（可設）；

G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數據發送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監控軟件或平臺，從而實現遠程監控。

5.3 ASCP200-1技術參數

5.4應用方案圖示 

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶開關下端，額定電流值根據入戶開關的具體規格進行設置，典型應用示意圖如圖2所示：

 

圖2 ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖

5.5使用注意事項

在選用限流式保護器時，限流式保護器的設定的額定電流應該與其前上級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時，應將限流式保護器的額定電流設置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。

ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質，并注意環境溫度和通風散熱。

為確?？煽窟B接，接線時應按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸不良而導致保護器工作不正常，線頭應采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應端子上并將螺釘擰緊壓實。

保護器內部帶有交流電，嚴禁非人士擅自打開產品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發生短路或過載故障而被限流保護時，保護器仍處于帶電狀態，不允許隨意碰觸用電線路的金屬部分。待檢查線路，并排除故障后，長按保護器的復位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復正常運行時。

當保護器因超溫而發生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環境溫度過高或通風散熱不良等原因導致，可通過加強通風等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復位鍵，使保護器復位，恢復正常運行。

 

參考文獻 ：

[1] 李冬梅.建筑電氣防火設計中電線電纜的應用技術探析 [J]. 智庫時代，2017（05）：21-23.

[2] 郭軍麗.電氣防火大數據平臺的建設及應用 [J]. 消防技術與產品信息，2018，31（01）：12-15

[3] 梁志毅.文物建筑電氣防火設計要點與策略研究

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06版