配电过负荷监控装置ACM的应用

2011-09-18李英新陆伟青

智能建筑电气技术 2011年3期

唐明 /李英新 /陆伟青

1.四川省建筑设计院，四川成都 610017； 2.上海安科瑞电气股份有限公司，上海 201801

1 ACM监控装置设计的依据

《低压配电设计规范》（GB 50054-95）第4.3.5条:“突然断电比过负载造成的损失更大的线路,其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。”该条文说明:“线路的过负载毕竟还未成短路,短时间的过负载并不立即引起灾害,在某些情况下可让导体超过允许温度运行,也即牺牲一些使用寿命以保证对某些负荷的供电不中断,如消防水泵之类的负荷,这时保护可作用于信号。”

《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008第7.6.5条第4款规定，“突然断电比过负荷造成的损失更大的线路，其过负荷保护应作用于信号而不应切断电路”。这是一条强制性条文，必须遵守。过负荷保护的对象有两个：一个是消防设备,即电动机；另一个是为这些消防设备配电的线路。本文重要介绍后者，即说明如何运用ACM实现配电线路过负荷报警功能以满足规范强制性条文的要求。

在配电设计中常用的有微型断路器和塑壳断路器。根据GB10963.1-2005、GB14048.2-2008，以上类型的断路器都有其动作断开特性，见表1。由表1可得，一旦配电线路中的电流超过一定的倍数，断路器会在约定的时间内动作，从而切断负载电流。但是，正如上述“突然断电会导致比过负荷而造成的损失更大的”线路或电动机场合，是不允许切断供电电源的。因此，在这些回路中，我们需要一种装置，能够针对不同类型的断路器的脱扣特性，例如通过电流互感器检测线路的过电流，并尽可能模拟断路器的过载脱扣特性，提供一个过载报警信号，提醒用户线路出现了过负荷，应及时采取措施。一方面防止由于断路器跳闸而产生更大的损失，以满足规范的规定；另一方面提醒人们即时排查防止更大的故障。

表1 配电用过负荷保护特性

2 ACM监控装置的基本原理

2.1 监控装置的原理

ACM配电线路过负荷监控装置，采用最新的32位单片机技术，具有抗干扰能力强，工作稳定可靠、数字化、网络化等特点。通过检测线路的电流，实现配电回路的两段式报警。该监控装置可具有电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、漏电流测量功能、电流2～ 15次谐波分析功能、内置蜂鸣器、指示灯报警功能、报警事件记录、RS485 Modbus-RTU、Profibus-DP协议通讯接口、开关量输入、可编程继电器输出、DC4～ 20mA模拟量输出等功能，方便与PLC、工控机等工控设备组成网络，实现线路运行的远程监控。监控装置硬件原理框图如图1所示。

2.2 主要功能

1）负载电流监控

配电回路中，监控装置可分别与微型断路器、塑壳断路器配合使用（此时的断路器应为单磁脱扣断路器），报警段见表2。以塑壳断路器为例，负载电流超过报警1段过载值1.05In时，报警1瞬动报警；负载电流超过报警2段过载值1.3In时，在（1.3～ 4）In范围时，报警延时报警。遵循反时限原则，负载电流越大，报警延时时间越短。时间电流曲线如图2所示，1.3In动作时间可设定。

表2 配电线路保护电器类型

2）漏电流监控

通过测量主回路中的漏电流，对漏电流进行监控，通过D01（95,96）继电器或内部蜂鸣器报警。

3）测量功能

具有测量相电压、线电压、相电流、电流与额定电流的过载百分比、有功功率、无功功率、功率因数、频率、漏电流和谐波的功能。

3 消防场合的应用

消防用电设备较多，除消防水泵以外，还有消防电梯、防排烟风机、防火卷帘门等。消防用电设备有的是电力用电,有的属照明用电；有的有备用机组，而有的没有；有的只是在消防时使用,有的平时长期使用只是兼作消防设备，例如排风兼排烟机，消防电梯兼客梯，正常照明兼应急照明等。负荷的性质和使用情况不一样。针对那些正常兼消防使用的设备及其配电线路，最恰当的办法是采取一定的技术措施，以实现正常使用时过载切断电源，在消防状况时过载报警。在消防状况线路发生过载时，不能切断电源，需要给出报警信号以警示工作人员及时处理，此时配电回路中可以使用ACM系列监控装置:

1）当负载电流超过一段报警阈值时，监控装置可通过指示灯发出报警指示，负载电流继续增加；超过二段报警阈值时，监控装置通过指示灯及蜂鸣器报警；

2）漏电流报警功能，可通过测量线路中的漏电流进行漏电流报警，这也是火灾监控的有效方法；

3）监控装置通过两路开关量输入可监控线路中断路器的开合状态，除了ACM监控装置本身可以报警外，还具有一路可编程继电器输出，分别可对一段报警、二段报警、漏电流或断路器的状态进行输出，便于进行联动控制；

表3 曲线图说明

4）ACM监控装置可具有4～ 20mA模拟量输出及RS485 Modbus-RTU通讯、Profibus-DP通讯，便于上位机监控。

4 ACM在实际中的应用

图3为ACM配电线路监控装置的原理图。在此图中，ACM监控装置和塑壳断路器是配合使用的。塑壳断路器有单磁和热磁两种，单磁断路器只具有短路保护功能，无热过载保护，在这种情况下，线路中如有过载现象，断路器不会动作，ACM监控装置会根据不同过载程度分别发出报警信号，提醒现场维护人员，也可远传至控制中心。热磁塑壳断路器既具有短路保护又具有热过载保护，此时，ACM监控装置仅可作为报警功能作用，当检测到电流达到设定阈值后，内部继电器动作。

监控装置配套电流互感器使用安科瑞AKH-0.66系列电流互感器，若配电线路的额定电流为32A，互感器选用AKH-0.66-60/5。该型号互感器具有2In范围测量，监控装置最大可持续测量电流达到10A,因此装置最大可监测4倍的过载电流。对于需要监测剩余电

流回路的场合还需加装AKH-0.66L系列剩余电流互感器。如图3所示，当配电线路电流超过1段报警阈值时，继电器（7、8）闭合，1段报警输出，KA1线圈得电，PGR灯光报警；当负载程度增大，达到2段报警阈值时，继电器（9,10）闭合，2段报警输出，KA2线圈得电，PG声报警。当按下声光报警解除按钮或负载电流降低后，报警状态解除。开关量输入可把断路器的分合闸和脱扣状态上传至后台控制中心，另可增加一路可编程继电器作为远程控制或漏电流报警输出等使用，具体使用可参考ACM过负荷监控装置说明。