電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的性能分析及其在工程應(yīng)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的一種主要形式，能夠準(zhǔn)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(zāi)隱患，及時提醒相關(guān)人員去這些隱患。在工程實踐中應(yīng)適當(dāng)采用分級保護(hù)，剩余電流保護(hù)裝置的位置設(shè)置應(yīng)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(hù)裝置；分級保護(hù)

0  引 言

    在每年發(fā)生的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)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(xué)手段防范電氣火災(zāi)的發(fā)生，成為當(dāng)務(wù)之急。其中電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)是防范電氣火災(zāi)發(fā)生的手段。本文旨在以安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)為例介紹電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的性能和其在工程應(yīng)用中的注意事項。

1  電氣火災(zāi)的成因

    電氣火災(zāi)的成因主要是電氣線路或設(shè)備的短路、過負(fù)荷、接觸電阻大、漏電和開路，按火災(zāi)發(fā)生在電力系統(tǒng)的位置不同，將電氣火災(zāi)分為變配電所火災(zāi)、電力線路火災(zāi)和電氣設(shè)備火災(zāi)。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(dǎo)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(fù)荷、漏電等漸變型故障，反應(yīng)遲緩，演變成突變型故障，以致釀成火災(zāi)。

2  電氣火災(zāi)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(zāi)事故。

    通用的電工產(chǎn)品如過流過載保護(hù)電器用于執(zhí)行操作和實施保護(hù)，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(zāi)，但基本上屬于被動預(yù)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(hù)產(chǎn)品都是在一定的參數(shù)下動作的，如果故障電流達(dá)不到保護(hù)開關(guān)的整定值，那么保護(hù)開關(guān)就不會動作。工程實踐中，如果設(shè)計、安裝錯誤或粗心大意，導(dǎo)致電工保護(hù)產(chǎn)品不匹配或施工質(zhì)量差，則存在這種電氣故障的風(fēng)險就比較大。而電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)則能夠?qū)@種電氣故障隱患主動監(jiān)控、預(yù)警。從電工角度看，屬于輔助性主動預(yù)防安全手段。

3  電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及工作原理

3.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的含義

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是指當(dāng)被保護(hù)線路中的被探測參數(shù)超過報警設(shè)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成

    Acrel-6000電氣火災(zāi)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(shè)備等構(gòu)成。系統(tǒng)各設(shè)備之間均采用總線（雙絞線）進(jìn)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，也稱漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。它由Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

3.3 剩余電流式電氣火災(zāi)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(dāng)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(jìn)行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進(jìn)行比較，一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報警信號，同時也傳送到Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會發(fā)生火災(zāi)時，監(jiān)控設(shè)備發(fā)出火災(zāi)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(zāi)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(jìn)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的注意事項

5.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的必要性

    隨著國家現(xiàn)代化建設(shè)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(yīng)的電氣火災(zāi)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(zāi)的趨勢，安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是非常迫切和必要的。雖然在國標(biāo)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中，對是否安裝電氣火災(zāi)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(yīng)這樣做?？梢?ldquo;宜”原則上是首先要考慮設(shè)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(shè)置的。

5.2 剩余電流式電氣火災(zāi)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)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(zāi)因素的監(jiān)測、預(yù)警及控制。傳統(tǒng)的電氣保護(hù)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(zāi)控制中，起直接作用。

    剩余電流式電氣火災(zāi)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(shè)置的單個電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器或傳統(tǒng)漏電開關(guān)可以勝任的。《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》條文說明中，也特別強調(diào)“這些設(shè)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(zāi)自動報警系統(tǒng)不能代替剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

    剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測引起電氣火災(zāi)的剩余電流這個物理量，以預(yù)防為主，用于火災(zāi)發(fā)生前的監(jiān)測，主要是避免火災(zāi)引起的損失。而火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要用于火災(zāi)發(fā)生后對火災(zāi)現(xiàn)場的煙，火焰溫度和光輻射等量進(jìn)行監(jiān)測，主要是減少火災(zāi)引起的損失。也就是說剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是著重于電氣火災(zāi)發(fā)生前期的隱患先兆預(yù)警；而火災(zāi)自動報警系統(tǒng)則是著重于火災(zāi)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(zāi)自動報警系統(tǒng)不能替代剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

5.4 剩余電流保護(hù)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(hù)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(hù)裝置（RCD）在不同的系統(tǒng)接地形式中應(yīng)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(hù)裝置（RCD）的接線方式

    AKH-0.66L系列剩余電流互感器一般設(shè)計安裝于樓層電源總進(jìn)線端，ARCM系列監(jiān)控探測器設(shè)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(yīng)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(jìn)線端或出線端。安裝時，嚴(yán)格區(qū)分N線和PE線，N線應(yīng)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(fù)接地或接設(shè)備外露可接近導(dǎo)體。PE線不得介入電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置。裝設(shè)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(shè)備也不能借用已采用剩余電流保護(hù)裝置后的線路或設(shè)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(yīng)由技術(shù)人員設(shè)定參數(shù)符合現(xiàn)場實際要求，同時要進(jìn)行操作實驗，保證剩余電流保護(hù)裝置的正常運行。

5.5 剩余電流保護(hù)裝置的位置設(shè)置原則

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

    一般情況下，在電源進(jìn)線端或分支主回路上，應(yīng)選用低靈敏度延時型的剩余電流保護(hù)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(hù)。建筑各樓層總進(jìn)線處可安裝一臺或若干臺探測器，但應(yīng)根據(jù)正常泄漏電流大小，正確設(shè)定動作參數(shù)。一般總進(jìn)線處的剩余電流為200mA～500mA。重要負(fù)荷：包括消防、安防、應(yīng)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(yīng)將探測器設(shè)置為報警方式保護(hù)；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(shè)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用已引起科研、設(shè)計、生產(chǎn)和管理部門的高度重視。為了使電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運行，達(dá)到火災(zāi)前期及時預(yù)報警的目的，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，在性能設(shè)計和工程應(yīng)用中嚴(yán)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(xiàn)

[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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)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，: