剩餘電流式電氣火災監控係統的特點與應用

摘要：介紹分析剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統的特點、組成、設計依據、監控原理和實施方案，並結合上海市某大廈工程設計實例探討該係統在高層建築中的設置要求和應用方式，供設計人員參考。

關(guan) 鍵詞：高層建築；漏電火災；剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統；設計應用

0引言

近年隨著各種先進及複雜的電力設備及設施在高層建築中的廣泛應用，使人們(men) 的工作效率及生活質量得到了很大的改善和提高。但由於(yu) 各種原因，電力設備及設施在使用中也存在不少問題和風險，有時甚至可能是災難性的。根據《中國火災統計年鑒》統計，因電力設備及設施在使用過程中造成的電氣火災占全國火災總數的近30%，火災給人們(men) 的生活、生產(chan) 、生命和財產(chan) 造成了相當大的損失，而漏電引起的火災又是電氣火災的主要原因，因此對漏電火災的起因及監控進行研究具有重要意義(yi) 。為(wei) 此本文結合工程設計實例對電氣火災監控係統及其在高層建築中的應用進行探討。

1漏電火災及其成因

1.1漏電火災

漏電火災是指當漏電發生時，供電線路漏泄的電流在流入大地途中，遇電阻較大的部位時會(hui) 產(chan) 生局部高溫，致使附近的可燃物著火，從(cong) 而引起火災。此外，在漏電故障點產(chan) 生的漏電火花或電弧，也同樣可以引燃附近的可燃物造成火災。

1.2漏電火災的成因

⑴由漏電電流引起的火災。因供電線路通常會(hui) 有接觸不實的情況，似接而非接而形成漏電故障點，並導致接觸電阻較大，使過負荷保護裝置難以動作，而且會(hui) 在漏電故障點處產(chan) 生電弧。據實測，即使隻有0.5A的電流產(chan) 生的電弧溫度也可達2000℃以上，足以引燃漏電故障點附近可燃物造成火災。

⑵由零線或地線在接線端子處連接不實引起的火災。這會(hui) 導致電阻過大，然而被供電設備依然會(hui) 正常工作不受影響，故漏電故障點不易被發現。一旦漏電發生，由於(yu) 故障點接頭鬆動或被腐蝕等原因導致出現高阻，連接端子處會(hui) 引起高溫或電弧，從(cong) 而引燃漏電故障點附近可燃物造成火災。

（3）由漏電電壓引起的火災。在漏電持續發生後，由於(yu) 電流不能流散，導致阻力小的另一回路通地，沿保護接零線（接地線）傳(chuan) 導使所有與(yu) 之相連的電氣裝置的金屬外殼帶有對地電壓，並向鄰近低電位的供曖管、燃氣管等金屬構件飛弧從(cong) 而成為(wei) 起火源，即使僅(jin) 有20V的維持電壓都可使電弧連續發生，從(cong) 而引燃附近可燃物造成火災。

⑷由零線或地線的線徑選擇過小引起的火災。因零線或地線的線徑選擇過小，當通過較大的漏電電流時，會(hui) 引起導線的溫度不斷升高，甚至引起導線的絕緣體(ti) 發生燃燒，從(cong) 而引燃導線附近可燃物火災。

2剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統原理與(yu) 應用

2.1係統特點

在高層建築中，保障防火安全的消防電子係統主要由火災自動報警係統和剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統組成，它們(men) 分別承擔不同的任務且相互獨立，其關(guan) 係和區別見表1。可見，在高層建築中采用的剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統，其特點在於(yu) 漏電監控方麵屬於(yu) 早期預報警係統，與(yu) 火災自動報警係統不同的是，電氣火災監控係統可以在火災發生前報警，從(cong) 而避免損失，而火災自動報警係統隻能在確認火災發生後減少損失。

表1火災自動報警係統和剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統的關(guan) 係和區別

2.2設計依據

近年來我國為(wei) 加強電氣火災防範的監控力度，相繼製訂或修改了相關(guan) 第13.12篇規定了防火剩餘(yu) 電流動作報警係統設計應滿足的要求。

2.3係統構成

剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統由電氣火災監控裝置、剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器以及測溫式電氣火災監控探測器等3個(ge) *基本的設備組成。其中火災監控探測器又由監控探測器和剩餘(yu) 電流互感器（分對插式、閉合式兩(liang) 種）組成，而測溫式電氣火災監控探測器由監控探測器和測溫傳(chuan) 感器組成。

2.4監控原理

漏電監控報警主要是利用裝在被監控配電線路上的剩餘(yu) 電流互感器檢測線路上的漏電流來實現。剩餘(yu) 電流互感器本質上是一個(ge) 高靈敏的電流互感器，它能檢測出配電線路上小到幾毫安或十幾毫安的微小漏電流，而漏電流檢測則是依據剩餘(yu) 電流原理來確定的。當配電線路中3條相線和1條零線共同穿過剩餘(yu) 電流互感器的鐵芯線圈時，在正常情況下它們(men) 的電流矢量和為(wei) 零，則互感器的線圈不會(hui) 感應出任何電流；但當任何一條相線或者零線有一部分電流在互感器之後分流到大地（即漏電），此時在互感器處它們(men) 的電流矢量和就不為(wei) 零了，而互感器的線圈也就感應出相應的漏電電流，故稱為(wei) 剩餘(yu) 電流。把檢測到的剩餘(yu) 電流處理後與(yu) 監控裝置設定值進行比較，一旦達到和超過設定值，與(yu) 剩餘(yu) 電流互感器連接的電氣火災監控探測器即發出漏電報警，並同時輸出脫扣跳閘信號切斷相應故障線路電源。漏電檢測如圖1。

2.5實施方案

通過在被監控電力配電線路主開關(guan) 下方安裝剩餘(yu) 電流式電氣火災探測器和剩餘(yu) 電流互感器，並通過信號總線實現與(yu) 電氣火災監控主機間的信息通訊來實現對電氣火災的監控，如圖2。

根據工程設計的實際需要，監控係統可在整個(ge) 電力係統的任何一條配電線路上安裝，並承擔對安裝節點以下的相關(guan) 電氣線路和設備的漏電監控報警，起到脫扣跳閘保護的作用。同時也能根據電力設計的需要而組成二級或多級監控實施保護，並實現在相應線路漏電故障報警時有選擇性地脫扣跳閘保護。

3工程設置與(yu) 實例

3.1設置要求

JGJ16-2008《民用建築電氣設計規範》第13.12.3條規定：采用獨立型剩餘(yu) 電流動作報警器且點數較少時，可自行組成係統亦可采用編碼模塊接入火災自動報警係統，報警點位號在火災報警器上顯示應區別於(yu) 火災探測器編號。可見剩餘(yu) 電流動作報警器在電氣火災監控係統的應用中應獨立配置，並能自行組成係統或作為(wei) 火災自動報警係統的一個(ge) 子係統對電力配電係統因漏電可能引發的火災實施監控報警。

係統設置主要要求如下：①具有預警功能，能在被監控參數發生異常但未達到監控報警值前發出預報警信號；②係統設計以漏電監控保護為(wei) 主，而以接觸式測溫作為(wei) 輔助手段對配電線路電纜實時溫度監控；③係統監控點主要設置在第1級大容量配電出線回路上；④一般采用報警不脫扣跳閘，隻有在需立即切斷電源以保障安全的場所才采用監控報警時輸出脫扣信號跳閘，此外對過載和溫度的監控隻作用於(yu) 報警，不聯動主開關(guan) 跳閘；⑤在低壓配電的2、3級配電係統中，對漏電報警有分級監控要求且要采取自動跳閘的保護對象，如網吧、KTV等場所，需以不同的脫扣延時來獲取自動跳閘的選擇性，而上下級延時時階不宜小於(yu) 0.5s；⑥係統監控節點少於(yu) 16點的小規模工程可不配置獨立主機和信號總線，應選用獨立型剩餘(yu) 電流監控探測器，通過火災自動報警係統的編碼模塊將各監控節點信號接入火災自動報警係統。

3.2工程設計實例

筆者負責設計的上海市某大廈項目，總建築麵積46456m2，地下2層，主要為(wei) 車庫、各種機房、庫房，地上主樓29層，裙樓9層，主要為(wei) 會(hui) 議室、餐廳、辦公用房等。建築主體(ti) 高度116.3m，結構形式為(wei) 混凝土框架，屬於(yu) 一類建築。根據GB50116-98《火災自動報警係統設計規範》第1點的規定，本工程應設置防火剩餘(yu) 電流動作報警係統。因此在下列電力線路或設備處進行了監控點配置：①變電所低壓配電重要出線回路；②樓層和地下車庫防火分區照明幹線配電箱的進線總開關(guan) ；③應急照明區域配電箱或樓層幹線配電箱的總開關(guan) ；④消防水泵、消防風機、消防電梯等重要消防負荷的電源配電箱總開關(guan) ；⑤客梯、空調、風機等一般電力幹線配電箱的總開關(guan) ；⑥廚房等火災危險性大的場所配電箱的總開關(guan) 。

本工程剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統對在火災時仍需保持供電的消防設備、應急照明及其它不允許停電的供電線路隻設置作用於(yu) 報警不輸出脫扣信號的監控節點。而在同一配電箱櫃內(nei) 多路配電幹線首端的監控節點采用了具有多回路監控功能的設備。本係統的多回路監控能在一個(ge) 共用的監控器上實現對多個(ge) 配電回路的監控參數顯示、操作、設定和報警等功能。本監控係統主機設置於(yu) 首層的消防控製室，以獨立子係統形式通過RS485通信接口與(yu) 火災自動報警係統主機實現連接，其消防控製室平麵布置及監控係統分別如圖3~4所示。另外，本工程電力係統接地保護采用TN-S係統，為(wei) 保證其與(yu) 火災監控係統準確配合，采用了圖5的連接方式。

3.3剩餘(yu) 電流報警動作值的設置

因監控節點剩餘(yu) 電流報警動作值能否正確選擇關(guan) 係到電力線路的可靠運行，是監控係統能否起到真正預防電氣火災發生的關(guan) 鍵。關(guan) 於(yu) 剩餘(yu) 電流報警動作值的設置問題，目前在業(ye) 界的各種學術討論會(hui) 和相關(guan) 技術文章中有不同提法，普遍認為(wei) 應是配電線路和用電設備正常泄漏電流的2~4倍。JGJ16-2008《民用建築電氣設計規範》第5.7.5條：“選用的剩餘(yu) 電流保護裝置的額定剩餘(yu) 不動作電流，應不小於(yu) 被保護電氣線路和設備的正常

運行時泄漏電流*大值的2倍"以及附錄B的第B.6條：“IΔno定義(yi) 為(wei) 額定剩餘(yu) 動作電流，額定剩餘(yu) 不動作電流的優(you) 先值為(wei) 0.5IΔno，如采用其他值時，應大於(yu) 0.5IΔno"的相關(guan) 條文來確定設置。一般情況下，剩餘(yu) 電流報警動作值宜為(wei) 500mA，當回路的自然漏電流較大而無法滿足測量要求時，宜采用門檻電平連續可調的剩餘(yu) 電流動作報警器或分段報警方式抵消自然泄漏電流的影響。因此，筆者建議剩餘(yu) 電流報警動作值應按不小於(yu) 正常泄漏電流值的4倍來整定，且不應大於(yu) 1000mA，這樣設置既可保證剩餘(yu) 電流報警動作的可靠性，又可防止固有剩餘(yu) 電流造成的誤報警。

4 Acre1-6000電氣火災監控係統解決(jue) 方案

Acre1-6000電氣火災監控係統，是根據中心的消防電子產(chan) 品試驗認證，並且均通過嚴(yan) 格的EMC電磁兼容試驗，保證了該係列產(chan) 品在低壓配電係統中的安全正常運行，現均已批量生產(chan) 並在全國得到廣泛地應用。該係統通過對剩餘(yu) 電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與(yu) 監視，實現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯動切除被檢測到剩餘(yu) 電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;並根據用戶的需求，還可以滿足與(yu) AcreIEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台或火災自動報警係統等進行數據交換和共享。

（1）應用場合

適用於(yu) 智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(ye) 、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。

（2）係統結構

（3）係統功能

監控設備能接收多台探測器的剩餘(yu) 電流、溫度信息，報警時發出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“複位"按鈕或觸摸屏的“複位"按鍵遠程對探測器實現複位。對於(yu) 聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除

當被監測回路報警時，控製輸出繼電器閉合，用於(yu) 控製被保護電路或其他設備，當報警消除後，控製輸出繼電器釋放。

通訊故障報警：當監控設備與(yu) 所接的任一台探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監控畫麵中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障"指示燈亮，並發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發出聲光報警信號並顯示故障信息，可進入相應的界麵查看詳細信息並可解除報警聲

當發生剩餘(yu) 電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲(chu) 在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。曆史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

（4）配置方案

5結語

隨著技術的不斷進步，剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統的功能更加完備，已經具備了用電安全管理、控製、保護、分析、記錄於(yu) 一體(ti) 等智能化優(you) 點，且已被廣泛地應用於(yu) 智能小區、大型商場、醫院及公共高層建築等場合進行漏電火災監控。同時為(wei) 了能使剩餘(yu) 電流式電氣火災監控係統穩定運行，在設計和應用時應考慮電力配電係統的特性，選用性能可靠和技術監控係統，這樣就能大幅降低相關(guan) 應用場合的漏電火災發生率。

安科瑞侯文莉