2017年電氣工程師供配電備考重點(diǎn)防火領(lǐng)域

   【摘要】環(huán)球網(wǎng)校為大家整理了“2017年電氣工程師供配電備考重點(diǎn)防火領(lǐng)域”。2017年電氣工程師考試已進(jìn)入備考階段。根據(jù)學(xué)員對(duì)防火領(lǐng)域重點(diǎn)知識(shí)的反饋，網(wǎng)校給大家整理了資料，希望會(huì)進(jìn)一步加深大家對(duì)防火領(lǐng)域重點(diǎn)知識(shí)的了解，希望對(duì)大家有所幫助。更多內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校電氣工程師頻道。

　　AFCI技術(shù)在電氣防火領(lǐng)域的應(yīng)用

　　AFCIGFCI斷路器防火監(jiān)控ZigBee網(wǎng)絡(luò)故障電弧漏電保護(hù)

　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電氣化程度越來越高，電路保護(hù)也越來越重要。電氣中的故障電弧能量大，溫度高，危害是極大的，非常容易引起火災(zāi)，甚至爆炸。但是，傳統(tǒng)的斷路器是只可以保護(hù)漏電，過流和短路，而許多嚴(yán)重的火災(zāi)事故卻是由低于額定電流的故障電弧引起的，傳統(tǒng)的斷路器是絕對(duì)不能檢知或防止這種故障。隨著電弧故障引起的事故越來越凸顯，對(duì)電弧故障進(jìn)行檢測的要求越來越迫切，針對(duì)電弧故障的研究也越來越多。

　　為了避免此類火災(zāi)災(zāi)難的發(fā)生，我們開發(fā)出了電弧故障斷路器控制板，在很大程度上解決了這個(gè)問題，在傳統(tǒng)斷路器的基礎(chǔ)上，它可以在瞬間檢測到電弧，并區(qū)分電弧的性質(zhì)，及時(shí)做出相應(yīng)的處理。本文將闡述AFCI產(chǎn)品在生活中的應(yīng)用，以及AFCI產(chǎn)品可衍生出來的其他應(yīng)用，希望AFCI產(chǎn)品可以造福人類。

　　AFCI產(chǎn)品的必要性

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，電路老化造成的火災(zāi)在所有火災(zāi)事故中占有最高的比例，在我國，電氣線路老化，線路分布不合理的情況比比皆是，春節(jié)剛過，于2009.02.05日，武漢的漢正街發(fā)生火災(zāi)，整個(gè)漢正街的商鋪被大火吞噬，直接經(jīng)濟(jì)損失超過3000萬元，死亡1人。經(jīng)過調(diào)查，起火原因是電氣線路老化走火引發(fā)的。根據(jù)CPSC1998年的統(tǒng)計(jì)，每年由于配電線路老化引起電弧造成的火災(zāi)有超過40000起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失$16.8億美圓。所以CPSC要求所有的住宅的臥室必須安裝這種AFCI斷路器和墻插座，所有的空調(diào)要安裝AFCI插座。

　　這僅是所有火災(zāi)事故中很小的一些實(shí)例，為了避免這類災(zāi)難的重演，除了我們應(yīng)該適當(dāng)注意用電安全外，就是利用AFCI產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，在火災(zāi)隱患發(fā)生時(shí)得到最及時(shí)的處理，這就是AFCI產(chǎn)品存在的必要性。

　　AFCI產(chǎn)品的相關(guān)知識(shí)

　　l電弧的種類：

　　線路上的電弧可分為兩種，一種是正常的操作弧，稱《好弧》，另一種是故障電弧，稱《壞弧》。

　　1.《好弧》是指當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的弧，如電鉆，吸塵器等。另外當(dāng)人們開關(guān)電器，插拔電器時(shí)產(chǎn)生的弧也是《好弧》。

　　2.《壞弧》是故障電弧，故障電弧的類型基本上可分兩類。A類和B類。A類稱串型電弧，B類稱并型電弧，圖示如下：

　　A類：B類：

　　lUL1699標(biāo)準(zhǔn)：

　　UL1699是為了規(guī)范AFCI產(chǎn)品而定制的標(biāo)準(zhǔn)。AFCI產(chǎn)品發(fā)展于上世紀(jì)90年代，用以識(shí)別由過電流產(chǎn)生的電弧而造成的家庭火災(zāi)。傳統(tǒng)的斷路器可以對(duì)過電流提供保護(hù)，然而研究發(fā)現(xiàn)在沒有過電流發(fā)生的情況下由小電流引起的故障電弧也有足夠的能量引發(fā)打火從而引起火災(zāi)?，F(xiàn)在UL1699可用于規(guī)范AFCI技術(shù)在普通斷路器、墻式安裝插座、以及便攜式AFCI的應(yīng)用。

　　l。AFCI如何工作：

　　根據(jù)UL1699的標(biāo)準(zhǔn)，在AC線路上，當(dāng)AFCI在0.5秒內(nèi)察覺到8個(gè)半周的故障電弧，AFCI斷路器執(zhí)行脫扣，切斷AC線路，脫扣時(shí)間小于0.2秒。

　　lAFCI的原理：

　　上圖中800是Renesas740系列的8bit單片機(jī)，它的最小指令時(shí)間為0.25us，ROMsize8-32K，RAMsize256-2048，有可編程I/O口25個(gè)，3個(gè)定時(shí)器，6個(gè)8bitA/D轉(zhuǎn)換器，A/D的轉(zhuǎn)換速度非?？欤s8us，12個(gè)中斷源，一個(gè)WDT，寬電源范圍2.2-5.5V。因?yàn)镸37544是三菱的產(chǎn)品，所以有很好的EMC和EMI性能，是強(qiáng)電控制的首選。

　　在開發(fā)軟件方面，它支持C語言加匯編語言的組合編寫。編譯器為IARSystems的M3T-ICC740。仿真工具方面，仿真器為三菱的PC4701U+M38000TL2-FPD，仿真MCU的型號(hào)是M37544RSS。

　　AFCI主要產(chǎn)品簡介

　　1.利用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的AFCI火災(zāi)隱患監(jiān)控系統(tǒng)

　　上圖是一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的示意圖，

　　因?yàn)榇讼到y(tǒng)中的AFCI斷路器包含1個(gè)高性能的微處理器，所以AFCI可以將火災(zāi)隱患的數(shù)據(jù)通過低成本的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)直接傳送到監(jiān)控中心進(jìn)行分析和處理。

　　每個(gè)AFCI斷路器可以將電流，電壓，漏電，電流相位，電弧信號(hào)等數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到終端計(jì)算機(jī)。如發(fā)現(xiàn)了火災(zāi)隱患，可以及時(shí)派人去現(xiàn)場檢查和消除火災(zāi)隱患。

　　ZigBee是一個(gè)低成本、低耗能、雙向無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信;每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里;另外整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)不僅可以“無限”擴(kuò)展開來，而且還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。

　　上示意圖分別是7個(gè)AFCI斷路器，當(dāng)某個(gè)AFCI的下游負(fù)載線路出現(xiàn)了故障電弧或漏電，這個(gè)火災(zāi)隱患的將通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)在第一時(shí)間發(fā)送到終端計(jì)算機(jī)。由于ZigBee網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)雙向的網(wǎng)絡(luò)，所以終端計(jì)算機(jī)也可以隨時(shí)查詢每個(gè)AFCI斷路器的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了一套高效而安全的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

　　2.支路AFCI產(chǎn)品

　　這類產(chǎn)品大多安裝在支電/配電線路，如在配電箱附近安裝的斷路器，用來防止在支電線路或配電線路上發(fā)生的電弧故障。支路AFCI管理集中，且便于擴(kuò)展其他功能，如上文提到的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等等。

　　下圖為綿陽和瑞電子AFCI研發(fā)中心開發(fā)的AFCI產(chǎn)品實(shí)例：

　　右圖中的AFCI板有3個(gè)LED，可以顯示電弧故障，漏電故障和正常工作的三種狀態(tài)。

　　左圖中的AFCI斷路器有過流保護(hù)，短路保護(hù)，欠壓保護(hù)，過壓保護(hù)，電弧保護(hù)，故障記憶等功能。

　　3.組合AFCI產(chǎn)品

　　一整套支路AFCI產(chǎn)品和墻插座AFCI產(chǎn)品就構(gòu)成了組合AFCI產(chǎn)品。

　　4.墻插座式AFCI產(chǎn)品

　　這類產(chǎn)品被設(shè)計(jì)在插座上，用來保護(hù)用電線路上的負(fù)載和供電線路。它可檢測5A的電弧，一般情況為串型電弧，如松動(dòng)的電纜產(chǎn)生的電弧。

　　5.繩索類AFCI產(chǎn)品

　　此類產(chǎn)品被連接到插座容器內(nèi)，或者直接連接電器設(shè)備，相對(duì)簡單，一般只對(duì)故障電弧保護(hù)，額定電流一般是5A，用來保護(hù)特定負(fù)載。

　　6.便攜AFCI產(chǎn)品

　　一種插入式AFCI產(chǎn)品，如插線板，用來保護(hù)連接到擴(kuò)展線路上的設(shè)備以及供電線路。

　　7.航空器的AFCI開關(guān)

　　用于飛機(jī)的電氣系統(tǒng)，單相開關(guān)，額定電壓115V，額定電流5A，10A，15A，20A，25A頻率400Hz。

　　◇用于保護(hù)電路，電氣系統(tǒng)。防止危險(xiǎn)電弧產(chǎn)生。

　　◇溫度補(bǔ)償，彌補(bǔ)周遭環(huán)境溫度造成的影響

　　◇單項(xiàng)三項(xiàng)規(guī)格

　　◇符合世界上任一軍用或商用、SAE標(biāo)準(zhǔn)

　　◇微型尺寸

　　◇高短路遮斷能力

　　◇高抗震動(dòng)

　　◇雙保險(xiǎn)

　　結(jié)束語：

　　上述AFCI的應(yīng)用是電氣防火領(lǐng)域的一部分，在汽車及船舶領(lǐng)域也有應(yīng)用。AFCI是一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)，它是防火技術(shù)的創(chuàng)新。

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　　注冊(cè)電氣工程師供配電考試分為專業(yè)供配電和公共供配電，分2個(gè)半天進(jìn)行，各為4小時(shí)，一般上午為統(tǒng)一試卷，下午為分專業(yè)試卷(發(fā)輸變電專業(yè)和供配電專業(yè)試卷相同率在95%以上，有些題目側(cè)重點(diǎn)不同)。

　　專業(yè)考試分專業(yè)知識(shí)和專業(yè)案例兩部分內(nèi)容，每部分內(nèi)容均分2個(gè)半天進(jìn)行，每個(gè)半天均為3小時(shí)。參加供配電考試或?qū)I(yè)考試的考生應(yīng)分別在當(dāng)次考試內(nèi)通過全部應(yīng)試科目。專業(yè)考試均分為2天，第一天為專業(yè)知識(shí)考試，成績上、下午合并計(jì)分;第二天為專業(yè)案例考試，成績上、下午合并計(jì)分?？荚嚂r(shí)間每天上、下午各3小時(shí)。專業(yè)考試為非滾動(dòng)管理考試，考生應(yīng)在一個(gè)考試年度內(nèi)通過全部考試。第一天為客觀題，上、下午各70道題，其中單選題40題，每題分值為1分，多選題30題，每題分值為2分，試卷滿分200分;第二天為案例題，上午25道必答題，下午25道必答題(對(duì)于有選擇作答的25道必答題，如考生在答題卡和試卷上作答超過25道題，按題目序號(hào)從小到大的順序?qū)ψ鞔鸬那?5道題評(píng)分，其他作答題無效)，每題分值為2分，試卷滿分100分。