電氣火災監(jiān)控技術(shù)的性能分析及其在工程應用中的注意事項

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司   上海 嘉定   201801

摘要  剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的一種主要形式，能夠準確監(jiān)控電氣線路的漸變型故障，能發(fā)現(xiàn)電氣線路的火災隱患，及時提醒相關(guān)人員去這些隱患。在工程實踐中應適當采用分級保護，剩余電流保護裝置的位置設置應符合相關(guān)規(guī)范的要求，剩余電流互感器套住所有的相線和中性線，相線和中性線的穿線方向要一致，某一根線不能反穿，且某一根線不能在互感器上纏繞。

關(guān)鍵詞  剩余電流；漸變型故障；突變型故障；剩余電流保護裝置；分級保護

0  引 言

    在每年發(fā)生的火災事故中，電氣火災占較大比例，對人身及財產(chǎn)造成巨大損失。因此如何利用各種科學手段防范電氣火災的發(fā)生，成為當務之急。其中電氣火災監(jiān)控技術(shù)是防范電氣火災發(fā)生的手段。本文旨在以安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)為例介紹電氣火災監(jiān)控技術(shù)的性能和其在工程應用中的注意事項。

1  電氣火災的成因

    電氣火災的成因主要是電氣線路或設備的短路、過負荷、接觸電阻大、漏電和開路，按火災發(fā)生在電力系統(tǒng)的位置不同，將電氣火災分為變配電所火災、電力線路火災和電氣設備火災。究其具體表現(xiàn)形式，分為突變型故障和漸變型故障，兩種故障導致的zui后結(jié)果都是短路。突變型故障也稱為金屬性短路故障。傳統(tǒng)的過電流電器如斷路器或熔斷器對于突變型故障，直接動作于脫扣，效果明顯；但是對于接觸電阻過大、過負荷、漏電等漸變型故障，反應遲緩，演變成突變型故障，以致釀成火災。

2  電氣火災監(jiān)控技術(shù)的提出

    電氣故障通常是發(fā)生在接線端子間或者線路接頭處或泄漏電流處，故障表現(xiàn)形式是溫度升高或泄漏電流，均為隱形故障，如果不利用一定的技術(shù)探測手段，是無法知曉的，故障持續(xù)發(fā)生直到發(fā)展為電氣火災事故。

    通用的電工產(chǎn)品如過流過載保護電器用于執(zhí)行操作和實施保護，能夠防止由線間金屬性短路故障和長時間過載發(fā)熱或接地電弧性短路故障（漏電）引發(fā)的電氣火災，但基本上屬于被動預防。特別是對于線間端子或線路發(fā)熱溫度緩慢升高，或泄漏電流緩慢增大而引發(fā)的金屬性短路或過載故障或接地電弧性故障，不能提早防范。因為傳統(tǒng)的電工保護產(chǎn)品都是在一定的參數(shù)下動作的，如果故障電流達不到保護開關(guān)的整定值，那么保護開關(guān)就不會動作。工程實踐中，如果設計、安裝錯誤或粗心大意，導致電工保護產(chǎn)品不匹配或施工質(zhì)量差，則存在這種電氣故障的風險就比較大。而電氣火災監(jiān)控技術(shù)則能夠?qū)@種電氣故障隱患主動監(jiān)控、預警。從電工角度看，屬于輔助性主動預防安全手段。

3  電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的組成及工作原理

3.1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的含義

    電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是指當被保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統(tǒng)。

3.2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成

    Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)由AKH-0.66L系列剩余電流互感器、ARCM-NTC溫度傳感器、ARCM系列監(jiān)控探測器和Acrel-6000系列監(jiān)控設備等構(gòu)成。系統(tǒng)各設備之間均采用總線（雙絞線）進行連接，施工布線簡單方便。

    本文主要討論剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，也稱漏電火災報警系統(tǒng)。它由Acrel-6000系列監(jiān)控設備、ARCM系列監(jiān)控探測器和AKH-0.66L系列剩余電流互感器等構(gòu)成（如圖1所示）。

圖1 Acrel-6000/B（壁掛式）電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

3.3 剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

    一個電氣系統(tǒng)的輸入、輸出端電流值，當無任何損失時，其流入及流出的相量和為零，也就是無剩余電流；如果這個電氣系統(tǒng)有電流泄漏，這個系統(tǒng)的電流相量和就不為零，對外有了泄漏電流，系統(tǒng)中便產(chǎn)生了剩余電流。剩余電流是由AKH-0.66L系列剩余電流互感器檢測出的，AKH-0.66L系列剩余電流互感器將信息傳送到ARCM系列監(jiān)控探測器里，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發(fā)出報警信號，同時也傳送到Acrel-6000系列監(jiān)控設備中，再經(jīng)監(jiān)控設備進一步識別、判定，當確認可能會發(fā)生火災時，監(jiān)控設備發(fā)出火災報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警聲響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場進行檢查處理，并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。

4　主要表計功能及選型方案

    主要表計功能及選型方案如圖2所示。

圖2 主要表計功能及選型方案

5  剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在工程應用中的注意事項

5.1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設置的必要性

    隨著國家現(xiàn)代化建設的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用電量大為增加，相應的電氣火災事故的發(fā)生率則居高不下，造成的損失也是不可估量的，綜合考慮我國發(fā)生火災的趨勢，安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是非常迫切和必要的。雖然在國標《高層民用建筑設計防火規(guī)范》和《建筑設計防火規(guī)范》中，對是否安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是以“宜”安裝來表示的。關(guān)于“宜”字的把握，規(guī)范用詞說明指出：表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做。可見“宜”原則上是首先要考慮設置的，沒有特殊情況，沒有經(jīng)消防主管部門同意，是不能隨便選擇取消設置的。

5.2 剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)不能用漏電報警器和漏電開關(guān)替代

    電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)應是疊加在配電系統(tǒng)之上，注重于漸變型故障可能引發(fā)電氣火災因素的監(jiān)測、預警及控制。傳統(tǒng)的電氣保護裝置如斷路器、熔斷器、漏電開關(guān)在突變型故障可能引發(fā)的電氣火災控制中，起直接作用。

    剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是一個聯(lián)網(wǎng)的整體裝置，是一個完整的系統(tǒng)，而不是以往分散設置的單個電氣火災監(jiān)控探測器或傳統(tǒng)漏電開關(guān)可以勝任的?！陡邔用裼媒ㄖO計防火規(guī)范》條文說明中，也特別強調(diào)“這些設備要采用國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測合格的產(chǎn)品，以確保質(zhì)量安全”，可見并非是使用普通漏電開關(guān)就可以的。

5.3 火災自動報警系統(tǒng)不能代替剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

    剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測引起電氣火災的剩余電流這個物理量，以預防為主，用于火災發(fā)生前的監(jiān)測，主要是避免火災引起的損失。而火災自動報警系統(tǒng)主要用于火災發(fā)生后對火災現(xiàn)場的煙，火焰溫度和光輻射等量進行監(jiān)測，主要是減少火災引起的損失。也就是說剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是著重于電氣火災發(fā)生前期的隱患先兆預警；而火災自動報警系統(tǒng)則是著重于火災已發(fā)生的報警及其處理。兩個系統(tǒng)各司其職，沒有功能交集，因此火災自動報警系統(tǒng)不能替代剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。

5.4 剩余電流保護裝置（RCD）的安裝

    ARCM系列監(jiān)控探測器主要安裝于建筑、工業(yè)等低壓配電TN、TT系統(tǒng)。其剩余電流保護功能適用于TN-C-S系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)及局部TT系統(tǒng)，但不適用于TN-C系統(tǒng)（除非將其改成TN-S系統(tǒng)或局部TT系統(tǒng)）。剩余電流保護裝置（RCD）在不同的系統(tǒng)接地形式中應正確接線。單相、三相三線和三相四線供電系統(tǒng)中的正確接線方式，如圖3所示。

圖3 剩余電流保護裝置（RCD）的接線方式

    AKH-0.66L系列剩余電流互感器一般設計安裝于樓層電源總進線端，ARCM系列監(jiān)控探測器設計安裝于配電箱或控制箱（柜）的箱門上，有利于值班人員觀察各種數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)終端控制臺應安裝值班室、消防中心，有利于值班人員監(jiān)督并及時發(fā)現(xiàn)隱患。

    AKH-0.66L系列剩余電流互感器可安裝在斷路器的進線端或出線端。安裝時，嚴格區(qū)分N線和PE線，N線應通過剩余電流互感器。通過剩余電流互感器的N線不得作為PE線，不得重復接地或接設備外露可接近導體。PE線不得介入電氣火災監(jiān)控裝置。裝設了ARCM系列監(jiān)控探測器的支路，其中性線只能作為本回路的中性線，禁止與其它回路的中性線相連，其它線路或設備也不能借用已采用剩余電流保護裝置后的線路或設備的中性線。相線和中性線N穿線時，方向要一致禁止相線或中性線反穿；也禁止相線和中性線在剩余電流互感器上纏繞；也不能只套住PE線。

    安裝完畢后應由技術(shù)人員設定參數(shù)符合現(xiàn)場實際要求，同時要進行操作實驗，保證剩余電流保護裝置的正常運行。

5.5 剩余電流保護裝置的位置設置原則

    電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)應符合《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》GB13955。為了避免大面積停電，應采用分級保護，即電源端或分支線路上的剩余電流保護裝置應與末端的剩余電流保護裝置的動作特性應當協(xié)調(diào)配合，從而實現(xiàn)具有動作選擇性的分級保護。

    一般情況下，在電源進線端或分支主回路上，應選用低靈敏度延時型的剩余電流保護裝置。而在末端，剩余電流動作值要小于30mA，額定動作時間要小于0.1S，主要用于防人身觸電保護。建筑各樓層總進線處可安裝一臺或若干臺探測器，但應根據(jù)正常泄漏電流大小，正確設定動作參數(shù)。一般總進線處的剩余電流為200mA～500mA。重要負荷：包括消防、安防、應急電源、通道照明線路及不允許斷電的場所，根據(jù)GB13955的規(guī)定，應將探測器設置為報警方式保護；在采集漏電電流、過電流等信號，超過報警值時，只發(fā)出聲光報警信號，不切斷電源，同時將采集的信號通過總線方式，傳送到控制中心，可設置手動斷電模式，既保證了用電安全，又保證了供電的不間斷性。

6  結(jié) 語

    目前電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的應用已引起科研、設計、生產(chǎn)和管理部門的高度重視。為了使電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運行，達到火災前期及時預報警的目的，應嚴格按照標準執(zhí)行，在性能設計和工程應用中嚴格把關(guān)，避免出現(xiàn)不必要的問題，從而影響系統(tǒng)功能的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] *部消防局.中國消防年鑒（2008、2009）.北京：中國人事出版社，2008、2009.

[2] DB34/T855-2008,《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計、施工及驗收規(guī)范》

[3] 安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.

作者簡介：

徐霜，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電氣安全，: