淺談剩余電流火災監測系統在上海某工廠(chǎng)的實(shí)際應用案例分享

 摘要：電氣火災是現代社會(huì )中常見(jiàn)且危害嚴重的火災類(lèi)型之一。隨著(zhù)電氣設備的普及，電氣火災的發(fā)生頻率逐年上升，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來(lái)了巨大威脅。因此，深入探討電氣火災的成因以及有效的應對方案具有重要意義。本論文將詳細分析電氣火災的主要成因，并提出相應的預防和應對措施，以期減少火災事故的發(fā)生率，提高電氣系統的安全性。介紹分析剩余電流式電氣火災監控系統的特點(diǎn)、組成、設計依據、監控原理和實(shí)施方案，并結合上海市某大廈工程設計實(shí)例探討該系統在高層建筑中的設置要求和應用方式，供設計人員參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；漏電火災；剩余電流式電氣火災監控系統；設計應用

1.引言

近年隨著(zhù)各種復雜的電力設備及設施在高層建筑中的廣泛應用，使人們的工作效率及生活質(zhì)量得到了很大的改善和提高。但由于各種原因，電力設備及設施在使用中也存在不少問(wèn)題和風(fēng)險，有時(shí)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(guò)程中造成的電氣火災占全國火災總數的近30%，火災給人們的生活、生產(chǎn)、生命和財產(chǎn)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(jìn)行研究具有重要意義。為此本文結合工程設計實(shí)例對電氣火災監控系統及其在高層建筑中的應用進(jìn)行探討。

2.漏電火災及其成因

2.1漏電火災

漏電火災是指當漏電發(fā)生時(shí)，供電線(xiàn)路漏泄的電流在流入大地途中，遇電阻較大的部位時(shí)會(huì )產(chǎn)生局部高溫，致使附近的可燃物著(zhù)火，從而引起火災。此外，在漏電故障點(diǎn)產(chǎn)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。

2.2漏電火災的成因

（1）電纜和電線(xiàn)的絕緣材料在使用過(guò)程中會(huì )發(fā)生老化，導致其絕緣性能下降。當絕緣材料失去應有的保護作用時(shí)，漏電現象便可能發(fā)生。特別是在高溫、潮濕或化學(xué)腐蝕環(huán)境中，絕緣材料的老化速度會(huì )加快，增加漏電風(fēng)險。

（2）電氣設備的內部故障，如絕緣層破裂、接觸不良等，可能導致漏電。這種設備故障可能由制造缺陷、使用不當或維修不當造成。設備故障通常在長(cháng)時(shí)間運行或頻繁開(kāi)關(guān)中逐漸顯現，增加了漏電火災的風(fēng)險。

（3）環(huán)境濕度和溫度對電氣設備的影響顯著(zhù)。在潮濕環(huán)境中，電氣設備的絕緣性能會(huì )下降，容易導致漏電。此外，環(huán)境中存在的灰塵、化學(xué)物質(zhì)等也可能對電氣設備產(chǎn)生腐蝕，進(jìn)而導致漏電。

（4）人為因素如不當操作、電氣設備的非法改裝或維修不當等，也會(huì )導致漏電現象。例如，用戶(hù)在沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識的情況下自行更換電氣設備或線(xiàn)路，可能會(huì )造成接線(xiàn)不規范或絕緣層損壞，增加漏電火災的風(fēng)險。

3.剩余電流式電氣火災監控系統原理與應用

3.1系統特點(diǎn)

在高層建筑中，保障防火安全的消防電子系統主要由火災自動(dòng)報警系統和剩余電流式電氣火災監控系統組成，它們分別承擔不同的任務(wù)且相互獨立，其關(guān)系和區別見(jiàn)表1。

剩余電流式電氣火災監控系統由電氣火災監控裝置、剩余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(gè)*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余電流互感器（分對插式、閉合式兩種）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感器組成。

可見(jiàn)，在高層建筑中采用的剩余電流式電氣火災監控系統，其特點(diǎn)在于漏電監控方面屬于早期預報警系統，與火災自動(dòng)報警系統不同的是，電氣火災監控系統可以在火災發(fā)生前報警，從而避免損失，而火災自動(dòng)報警系統只能在確認火災發(fā)生后減少損失。

3.2設計依據

近年來(lái)我國為加強電氣火災防范的監控力度，相繼制訂或修改了相關(guān)第13.12篇規定了防火剩余電流動(dòng)作報警系統設計應滿(mǎn)足的要求。

3.3系統構成

剩余電流式電氣火災監控系統由電氣火災監控裝置、剩余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(gè)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余電流互感器（分對插式、閉合式兩種）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感器組成。

3.4監控原理

漏電監控報警主要是利用裝在被監控配電線(xiàn)路上的剩余電流互感器檢測線(xiàn)路上的漏電流來(lái)實(shí)現。剩余電流互感器本質(zhì)上是一個(gè)高靈敏的電流互感器，它能檢測出配電線(xiàn)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余電流原理來(lái)確定的。當配電線(xiàn)路中3條相線(xiàn)和1條零線(xiàn)共同穿過(guò)剩余電流互感器的鐵芯線(xiàn)圈時(shí)，在正常情況下它們的電流矢量和為零，則互感器的線(xiàn)圈不會(huì )感應出任何電流；但當任何一條相線(xiàn)或者零線(xiàn)有一部分電流在互感器之后分流到大地（即漏電），此時(shí)在互感器處它們的電流矢量和就不為零了，而互感器的線(xiàn)圈也就感應出相應的漏電電流，故稱(chēng)為剩余電流。把檢測到的剩余電流處理后與監控裝置設定值進(jìn)行比較，一旦達到和超過(guò)設定值，與剩余電流互感器連接的電氣火災監控探測器即發(fā)出漏電報警，并同時(shí)輸出脫扣跳閘信號切斷相應故障線(xiàn)路電源。

3.5實(shí)施方案

通過(guò)在被監控電力配電線(xiàn)路主開(kāi)關(guān)下方安裝剩余電流式電氣火災探測器和剩余電流互感器，并通過(guò)信號總線(xiàn)實(shí)現與電氣火災監控主機間的信息通訊來(lái)實(shí)現對電氣火災的監控，如圖2。

根據工程設計的實(shí)際需要，監控系統可在整個(gè)電力系統的任何一條配電線(xiàn)路上安裝，并承擔對安裝節點(diǎn)以下的相關(guān)電氣線(xiàn)路和設備的漏電監控報警，起到脫扣跳閘保護的作用。同時(shí)也能根據電力設計的需要而組成二級或多級監控實(shí)施保護，并實(shí)現在相應線(xiàn)路漏電故障報警時(shí)有選擇性地脫扣跳閘保護。

4工程設置與實(shí)例

4.1設置要求

JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》第13.12.3條規定：采用獨立型剩余電流動(dòng)作報警器且點(diǎn)數較少時(shí)，可自行組成系統亦可采用編碼模塊接入火災自動(dòng)報警系統，報警點(diǎn)位號在火災報警器上顯示應區別于火災探測器編號?？梢?jiàn)剩余電流動(dòng)作報警器在電氣火災監控系統的應用中應獨立配置，并能自行組成系統或作為火災自動(dòng)報警系統的一個(gè)子系統對電力配電系統因漏電可能引發(fā)的火災實(shí)施監控報警。

系統設置主要要求如下：

①具有預警功能，能在被監控參數發(fā)生異常但未達到監控報警值前發(fā)出預報警信號；

②系統設計以漏電監控保護為主，而以接觸式測溫作為輔助手段對配電線(xiàn)路電纜實(shí)時(shí)溫度監控；

③系統監控點(diǎn)主要設置在第1級大容量配電出線(xiàn)回路上；

④一般采用報警不脫扣跳閘，只有在需立即切斷電源以保障安全的場(chǎng)所才采用監控報警時(shí)輸出脫扣信號跳閘，此外對過(guò)載和溫度的監控只作用于報警，不聯(lián)動(dòng)主開(kāi)關(guān)跳閘；

⑤在低壓配電的2、3級配電系統中，對漏電報警有分級監控要求且要采取自動(dòng)跳閘的保護對象，如網(wǎng)吧、KTV等場(chǎng)所，需以不同的脫扣延時(shí)來(lái)獲取自動(dòng)跳閘的選擇性，而上下級延時(shí)時(shí)階不宜小于0.5s；

⑥系統監控節點(diǎn)少于16點(diǎn)的小規模工程可不配置獨立主機和信號總線(xiàn)，應選用獨立型剩余電流監控探測器，通過(guò)火災自動(dòng)報警系統的編碼模塊將各監控節點(diǎn)信號接入火災自動(dòng)報警系統。

4.2工程設計實(shí)例

筆者負責設計的上海市某大廈項目，總建筑面積46456m2，地下2層，主要為車(chē)庫、各種機房、庫房，地上主樓29層，裙樓9層，主要為會(huì )議室、餐廳、辦公用房等。建筑主體高度116.3m，結構形式為混凝土框架，屬于一類(lèi)建筑。根據GB50116-98《火災自動(dòng)報警系統設計規范》第1點(diǎn)的規定，本工程應設置防火剩余電流動(dòng)作報警系統。因此在下列電力線(xiàn)路或設備處進(jìn)行了監控點(diǎn)配置：

①變電所低壓配電重要出線(xiàn)回路；

②樓層和地下車(chē)庫防火分區照明干線(xiàn)配電箱的進(jìn)線(xiàn)總開(kāi)關(guān)；

③應急照明區域配電箱或樓層干線(xiàn)配電箱的總開(kāi)關(guān)；

④消防水泵、消防風(fēng)機、消防電梯等重要消防負荷的電源配電箱總開(kāi)關(guān)；

⑤客梯、空調、風(fēng)機等一般電力干線(xiàn)配電箱的總開(kāi)關(guān)；

⑥廚房等火災危險性大的場(chǎng)所配電箱的總開(kāi)關(guān)。

本工程剩余電流式電氣火災監控系統對在火災時(shí)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(xiàn)路只設置作用于報警不輸出脫扣信號的監控節點(diǎn)。而在同一配電箱柜內多路配電干線(xiàn)首端的監控節點(diǎn)采用了具有多回路監控功能的設備。本系統的多回路監控能在一個(gè)共用的監控器上實(shí)現對多個(gè)配電回路的監控參數顯示、操作、設定和報警等功能。本監控系統主機設置于首層的消防控制室，以獨立子系統形式通過(guò)RS485通信接口與火災自動(dòng)報警系統主機實(shí)現連接。

4.3剩余電流報警動(dòng)作值的設置

因監控節點(diǎn)剩余電流報警動(dòng)作值能否正確選擇關(guān)系到電力線(xiàn)路的可靠運行，是監控系統能否起到真正預防電氣火災發(fā)生的關(guān)鍵。關(guān)于剩余電流報警動(dòng)作值的設置問(wèn)題，目前在業(yè)界的各種學(xué)術(shù)討論會(huì )和相關(guān)技術(shù)文章中有不同提法，普遍認為應是配電線(xiàn)路和用電設備正常泄漏電流的2~4倍。JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》第5.7.5條：“選用的剩余電流保護裝置的額定剩余不動(dòng)作電流，應不小于被保護電氣線(xiàn)路和設備的正常

運行時(shí)泄漏電流*大值的2倍”以及附錄B的第B.6條：“IΔno定義為額定剩余動(dòng)作電流，額定剩余不動(dòng)作電流的優(yōu)先值為0.5IΔno，如采用其他值時(shí)，應大于0.5IΔno”的相關(guān)條文來(lái)確定設置。一般情況下，剩余電流報警動(dòng)作值宜為500mA，當回路的自然漏電流較大而無(wú)法滿(mǎn)足測量要求時(shí)，宜采用門(mén)檻電平連續可調的剩余電流動(dòng)作報警器或分段報警方式抵消自然泄漏電流的影響。因此，筆者建議剩余電流報警動(dòng)作值應按不小于正常泄漏電流值的4倍來(lái)整定，且不應大于1000mA，這樣設置既可確保剩余電流報警動(dòng)作的可靠性，又可防止固有剩余電流造成的誤報警。

5.科瑞電氣火災監控系統

5.1. 概述

Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據國家現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數字化獨立運行的系統，已通過(guò)國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過(guò)嚴格的EMC電磁兼容試驗，確保了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統通過(guò)對剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實(shí)現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶(hù)的需求，憑借其高靈敏度、智能化和綜合性特點(diǎn)，為電氣火災防控提供了可靠的解決方案。通過(guò)實(shí)時(shí)監測和預警，系統有效提高了電氣設備的安全性，減少了火災風(fēng)險。還可以滿(mǎn)足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

5.2. 應用場(chǎng)合

（1）商業(yè)建筑

在大型商業(yè)建筑中，如購物中心、寫(xiě)字樓等，安科瑞系統能夠有效監控電氣設備的運行狀態(tài)，防范電氣火災風(fēng)險，確保人員和財產(chǎn)安全

（2）工業(yè)設施

在工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所，尤其是涉及高溫高壓電氣設備的場(chǎng)所，安科瑞系統提供的漏電和溫度監測功能能夠及時(shí)發(fā)現設備故障，防止因電氣問(wèn)題引發(fā)的火災。

（3）數據中心

數據中心對電氣安全要求極高，安科瑞電氣火災監測系統能夠提供監控和預警，確保數據中心的持續穩定運行。

（4）公共建筑

在公共設施如醫院、學(xué)校、交通樞紐等場(chǎng)所，安科瑞系統能夠為電氣設備提供24小時(shí)的監測和保護，減少火災風(fēng)險，提升公共安全。

5.3. 系統結構

5.4. 系統功能

1）監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號，同時(shí)設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型，記錄報警時(shí)間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位”按鈕或觸摸屏的“復位”按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動(dòng)消除。

2）當被監測回路報警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

3）通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示，同時(shí)設備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

  4）當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時(shí)，將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

6.配置方案

結語(yǔ)

當前階段，我國在住宅建筑電氣火災事故調查中還存在一些不足，需要各個(gè)部門(mén)共同努力。本文著(zhù)重分析了當下住宅建筑電氣火災調查存在的問(wèn)題，并提出了一些火災預防建議，希望火調人員不斷提升自己的業(yè)務(wù)水平和專(zhuān)業(yè)能力，加強責任意識，促進(jìn)火災的預防工作發(fā)展。