电气火灾监控系统在木材加工行业的应用

安科瑞虞佳豪

木材属于可燃物质，燃点低，一般在250℃～300℃，有的木材用明火点燃时，较低着火点为157℃，自燃点一般在350℃左右。在木材加工过程中，产生大量的锯末、刨花、木屑、木粉等，这些物质比木材疏松，与空气接触面大，水分容易蒸发，所以比木材更易燃烧。此外，木屑如果堆积在一起，由于锯木时摩擦而生产的热量未散，或受辐射热的影响，以及发热等原因，促使气化过程加速，产生更多的热量，往往使堆内温度不断提高，而且聚集不散，引起自燃。特别是在人造板生产中还大量使用易燃，可燃的胶料，相应地又增加了木材加工生产过程中的火灾危险性。

近年来，随着市场经济的发展，木材加工行业发展迅速，行业格局也发生了很大的变化。由国营大中型企业为主，变为以三资企业、个体和私营企业为主的局面。目前原国营大中型企业，由于受市场经济的冲击较大，企业经济效益连年滑坡，有的停产关门，有的出租、转让生产厂房和设备，有的“腾笼养鸟”搞第三产业。总之，企业经济效益差，无力对老厂房、旧电气线路进行技术改造，使电气火险隐患逐年突出。

木材加工企业中存在的电气火灾隐患主要有以下几方面。

电气线路和设备的设计、施工不规范

未按照国家有关设计防火规范和爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范进行设计和电气设备选型。或者生产场所的防火防爆等级确定不当，设备选型不当。例如，油漆厂房属爆炸危险场所，常见有的小厂家使用普通铁壳开关或胶盖刀闸，绝缘导线穿塑料管明敷，有的甚至直接采用绝缘导线明敷为用电器具供电。又如：有些厂家在有火灾爆炸危险场所，使用防护式电动机生产。有的小厂家甚至将油漆、锯机、刨床等设备都集中在一个狭小的厂房里进行生产，电气线路乱拉乱接，等等。施工粗糙，未按施工规范要求进行施工。主要有：购买的电气材料质量差，电线电缆的线径不够、中间有断股；电线、电缆与设备或用电器具的连接未用接线端子，直接缠绕后加螺母；接线端子连接时未用垫圈，压接不紧；铜、铝导体未经过处理直接连接；电线保护管使用不当；保护接地和接零混用；接地电极数量不够、接地电阻大，等等。新增用电设备，未核算原有供电设备和线路的负载率，未按电压损失校验截面积；线路的敷设方式不规范，接通了事。电气控制元器件的选择使用未考虑现场的生产环境和防火等级。

在正常生产中疏于管理，不重视维修检查

常见的电气隐患有：（1）变压器缺油、长期过载、绝缘油油质下降；（2）门、窗损坏，蛇、鼠等小动物进入变配电间；（3）用铜丝代替保险丝；（4）电机轴承缺油，接线端子连接不良，端子盒盖缺损；（5）电压低，电动机的启动转矩不够；（6）电控柜密封差，内部积灰、积粉尘严重；（7）线路绝缘老化、脱落、线头裸露；（8）线路过负荷，发热严重；（9）接头处因氧化、锈蚀，接触电阻增加；（10）线路乱拉乱接；（11）用普通的胶木刀闸代替铁壳开关和自动开关；（12）铁壳开关的外盖损坏或常打开；（13）在油漆、粉尘严重的场所拉接大功率的普通白炽灯；（14）产成品的堆码过高，紧靠照明灯具；（15）生产区灯泡碎裂后，不及时更换；（16）胶木灯口上拧接200W以上的白炽灯泡；（17）生产操作人员随意使用电炉等电热器具；（18）灯口、接线盒开关损坏；残缺、接头裸露，等等。

电气保护的配置

一般木材加工企业常用的是10kV以下配电变压器、电动机和低压供电线路，其电气保护的选择方法为：

（1）变压器保护 一般400kVA以下的变压器采用高压跌落保险保护。跌落保险的选择，首先应确定其额定电压为工作电压，再根据变压器较大工作电流乘以一个系数来确定熔体的额定电流。在木材加工行业中，较大功率的电动机一般都有启动装置，在确定系数时可不考虑电机自起动，该系统一般为1．1～1．3。400kVA～800kVA的变压器，若企业仅有一台专变，电业局一般要求在变压器的高压侧装置SF6高压断路器（自带短路保护和过流保护）。其选择一般由电业局有关部门确定。若企业有两台以上专变，应设立一个高压配电室，完成高压配电、高压配电线路的保护、变压器保护和无功集中补偿等功能。

（2）电动机保护和启动方式 木材加工企业使用的电机一般都是380V低压变流电机，很少采用高压电机。电机的功率多数在75kW以下，仅有少数设备的配套电机达到75kW以上，例如纤维板线使用的热磨机等。一般情况下生产设备在出厂时均配套有电动机，使用单位只需对设备所配电机的型式按安装场所的防火防爆等级进行校核即可。在选择保护之前，应先按照《工业与民用通用设备电力装置设计规范》GBJ55-83的有关章节确定电动机的启动方式。大功率绕线式电动机主要采用频敏变阻器起动方式。目前频敏变阻器由内置式和外置式两种，由于内置式频敏变阻器无触头，直接安装于转子轴上，与转子绕组串联连接。在启动时能随着频率的变化而自动的改变阻抗，实现电动机的无级起动。适当选择参数，可获得接近恒转矩等机械特性。具有接线简单、起动平稳、成本低、维护方便、无火花产生等优点，建议优先选择。我厂纤维分厂的三台热磨机于1990年采用内置式频敏变阻器取代了原有的外置式频敏变阻器，运行几年效果非常好，维护工作量和维修费用大大降低。鼠笼式电动机的降压启动，一般采用自耦变压器降压启动和星三角启动方式等两种方式，机械对启动转矩要求不高时，可选择星三角启动方式。电动机的保护应按照《工业与民用通设备电力装置设计规范》GBJ55-83有关章节进行选择。木材加工企业中，由于使用的电动机功率较低，所以，较常用的电机保护装置是：熔断器＋热断电器和自动空气开关＋热继电器。熔断器和自动空气开关主要作为电动机的短路保护和过电流保护，热继电器主要作为电动机的过负荷保护。选择不当，将会留下火灾隐患。应按照设计手册认真选择和匹配参数。

（3）低压线路保护 为在电气故障时，防止人身间接电击、电气线路损坏和电气火灾，低压配电线路应按要求装设短路保护过负载保护和接地故障保护。低压配电线路上下级保护电器的动作应具有选择性，各级间应能协调配合，但对于非重要负荷，可无选择性切断。配电线路应装设短路保护，保护电器应装设在每回线路的电源侧、线路的分支处和线路载流量减小处，距离被保护线路与电源线路的连接处3米以内，且不靠近可燃物的地方。用于线路短路和过载保护的电器有：熔断器、自动空气开关。低压配电线路的保护应符合《低压配电装置及级路设计规范》GBJ54-83。低压配电线路的保护除确定额定电流值和保护整定电流值之外，还要进行保护电器的级间配合校验和保护电器与配电线路的配合校验，以达到在低压线路发生短路或过载时，能合理地保护用电设备、配电线路和防人身间接电击，并减少不必要的停电。结尾再按照《爆炸和火灾危险环境电气装置设计规范》（GB50058-92）有关章节要求进行校验。

（4）低压线路电气火灾监控设备和系统的配置

电气火灾监控系统主要通过装设于各配电回路的剩余电流式电气火灾探测器、故障电弧探测器和电气防火限流式保护器，对线路的剩余电流、过电流、过电压、温度、故障电弧等信号进行采集和监视，实现对电气火灾的早期预警和报警，当必要时联动切除切除信号超标的回路，对短路回路进行短路灭弧保护，达到预防和保护的目的。

下图为某木材加式企业配电系统电气火灾监控配置方案，采用了安科瑞品牌的监测系统和监控设置。

该方案低压配电回路设置了安科瑞ARCM系列的剩余电流式电气火灾探测器，用来监测各回路的剩余电流和线缆温度。照明回路中装设了AFDD系列的故障电弧保护器，用来监测回路中的故障电弧，并进行保护。仓库的配电回路装设了ASCP系列的电气防火限流式保护器，用于线路的短路灭弧保护。所有监测设备通过RS485总线组网后，将数据上传到Acrel-6000/B电气火灾监控主机，实现对所有监测数据的远程集中监控。方案的产品选型表如下表所示：

木材加工企业作为火灾危险场所，防火要求至关重要。传统的老旧企业在电气安全设计上已不符合新的电气防火规范的要求，为了提高供电系统的安全，需要进行配电系统改造。随着新的电气防火技术和防火设备的不断出现，结合新的规范要求，可以采用电气火灾监控设备和系统，以实现对电气火灾的预防、报警与保护，减少电气火灾事故的发生。

审核编辑 黄宇