探討電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)若干問題

陳尊光

【摘?要】電能的利用既能造福了人類社會(huì)，也給人類帶來了危害。如果電氣設(shè)備使用、管理、操作、維修不當(dāng)，則有可能引起電氣火災(zāi)。電氣火災(zāi)是指由于電氣線路、用電設(shè)備以及供配電設(shè)備出現(xiàn)故障性釋放的熱能，在具備燃燒條件下引燃本體或其他可燃物而造成的火災(zāi)，也包括由雷電和靜電引起的火災(zāi)。本文就電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)若干問題進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】原因;電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng);設(shè)計(jì);安裝

引言

為了遏制電氣火災(zāi)的上升勢頭，政府有關(guān)部門對(duì)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50045- 95，2005版，以下簡稱《高規(guī)》）和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006，以下簡稱《低規(guī)》）進(jìn)行了局部條文修訂，要求在建筑物內(nèi)安裝剩余電流動(dòng)作火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

一、電氣火災(zāi)隱患的主要成因

電氣火災(zāi)形成主要分為過熱型和放電型兩種，實(shí)際中火災(zāi)隱患主要由過熱型引起。過熱型是電氣線路和設(shè)備發(fā)熱部位產(chǎn)生異常高溫，如超過允許溫度和溫升，將會(huì)加速絕緣老化或直接引燃周圍的可燃物，主要由以下故障引起：

1.電氣線路或設(shè)備線圈發(fā)生短路;

2.電氣線路和設(shè)備過載;

3.導(dǎo)體連接部分接觸不良，接觸電阻過大;

4.導(dǎo)體絕緣性能下降，引起漏電;

5.非線性負(fù)載引起電氣線路和設(shè)備諧波過載，尤其中性線過載;

6.供電電壓過低或過高，電氣設(shè)備的頻繁啟動(dòng)等。

放電型是電氣線路和設(shè)備產(chǎn)生的故障火花和電弧引燃周圍的可燃物，主要由以下故障引起：

1.電氣線路和設(shè)備發(fā)生電弧性接地故障;

2.電氣線路和設(shè)備發(fā)生相間短路、單相短路或斷線;

3.電氣線路過壓擊穿;

4.電磁感應(yīng)放電等。

二、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)介紹

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)電氣火災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn)，把電氣火災(zāi)發(fā)生前表現(xiàn)出來的征兆通過技術(shù)手段轉(zhuǎn)換成可識(shí)別的信息，從而達(dá)到對(duì)電氣火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)控的目的。在電氣火災(zāi)發(fā)生之前，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，因此其屬于先期預(yù)報(bào)警系統(tǒng)。

從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展情況來看，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原理就是對(duì)剩余溫升和電流2個(gè)因素進(jìn)行火災(zāi)探測。因此，依據(jù)這一技術(shù)特點(diǎn)，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器主要有測溫式和剩余電流式2種。

根據(jù)GB14287—2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》以及《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》（暫行規(guī)定），電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要包含電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器3個(gè)最基本的組成部分。

電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與多個(gè)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器通過CAN總線構(gòu)成一個(gè)完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備通過CAN網(wǎng)絡(luò)向探測器發(fā)出各種命令，探測器主動(dòng)實(shí)時(shí)上報(bào)探測器的狀態(tài)信息。當(dāng)電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異?；蛲蛔儠r(shí)，終端探測頭利用電磁場感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對(duì)該信息進(jìn)行采集，并輸送到監(jiān)控探測器里，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換，CPU對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較，一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識(shí)別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，監(jiān)控主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮報(bào)警指示燈，發(fā)出報(bào)警音響，同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報(bào)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(bào)警信息發(fā)送到集中控制臺(tái)。

一般的小型系統(tǒng)可以采取獨(dú)立型電氣火災(zāi)探測器，考慮到其通信量較小，可以運(yùn)用編碼模塊接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng);在一些大型系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信號(hào)量較大，為了避免由于通信量大產(chǎn)生的信號(hào)延遲和堵塞問題，一般采用專用的總線式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，再由電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)交換。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝注意事項(xiàng)

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的終端信息檢測有漏電電流和溫度2種對(duì)象。根據(jù)GB13955—2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》4.4中關(guān)于分級(jí)保護(hù)的規(guī)定，安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控裝置時(shí)，應(yīng)根據(jù)配電設(shè)備（如配電柜、箱、盤、電纜等重要設(shè)備）的實(shí)際安裝位置來確定探測器的數(shù)量，避免浪費(fèi)。在具體的設(shè)計(jì)與安裝過程中，需注意以下幾點(diǎn)：

1.對(duì)將要安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶，首先要調(diào)查該用戶低壓配電系統(tǒng)的接地形式。如果要檢測低壓配電系統(tǒng)總漏電流，其系統(tǒng)接地形式必須是TT或TN-S型。對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，如果系統(tǒng)接地形式為TN-C型，就必須對(duì)其進(jìn)行改造，實(shí)踐中往往改為TN-S型或TN-C-S型系統(tǒng)。只有在完成系統(tǒng)改造之后才能安裝剩余電流檢測裝置。

2.對(duì)于剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報(bào)警值應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的限制。目前，我國在出臺(tái)的相應(yīng)政策中就對(duì)此作出了相應(yīng)的規(guī)定與詳細(xì)說明，規(guī)定20mA≤報(bào)警值≤1 000mA，且報(bào)警值應(yīng)在設(shè)定值的80%～100%之間。因此在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，就應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況對(duì)電源總進(jìn)線處以及電源分支線路上的剩余電流動(dòng)作值進(jìn)行靈活把握，既要做到符合要求，又應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

3.對(duì)于由于各種意外因素所引起的停電現(xiàn)象，為了減小其影響范圍，一般是在供電線路上選擇不同位置來安裝相應(yīng)容量的剩余電流保護(hù)裝置，并根據(jù)用電負(fù)載及線路情況分為二級(jí)或三級(jí)保護(hù)。一般在二級(jí)保護(hù)中設(shè)置剩余電流火災(zāi)監(jiān)控探測器的主要作用在于火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警，而在三級(jí)保護(hù)中設(shè)置剩余電流探測器及動(dòng)作保護(hù)裝置主要目的是防止人身觸電。

4.在二級(jí)保護(hù)的線路中一般需要具備溫度檢測設(shè)計(jì)部分。溫度檢測是以配電設(shè)備異常時(shí)發(fā)熱為基本原則來進(jìn)行的，目前其布置方式主要有接觸式和非接觸式。當(dāng)需要檢測低壓配電裝置中關(guān)鍵部位的溫度時(shí)，可采用接觸式布置;當(dāng)被檢測對(duì)象為配電柜內(nèi)部溫度變化時(shí)，可采用非接觸式布置。

5.安裝布線是一項(xiàng)十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，?yīng)采取現(xiàn)場供電，電源接入點(diǎn)應(yīng)在該級(jí)斷路器的上端。應(yīng)注意確保各個(gè)安裝接線端接線正確，數(shù)量以不超過2根為宜。安裝布線時(shí)對(duì)于N線和PE線一般應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：N線穿過剩余電流互感器，不能重復(fù)接地或接近導(dǎo)體;PE線不得穿過剩余電流互感器;要注意二總線安裝走線時(shí)，應(yīng)將強(qiáng)、弱電線分開走線，不能有交叉或搭線的現(xiàn)象。配線應(yīng)整齊，導(dǎo)線應(yīng)綁扎成束，穿線可用阻燃PVC管、金屬管及金屬線槽。

四、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置與電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)別

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要解決各種火災(zāi)發(fā)生之后的報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)行快速和有序疏散，并對(duì)火災(zāi)區(qū)域?qū)嵤渚?。而剩余電流保護(hù)裝置（RCD）主要解決的是人身電氣安全問題（一般在終端電氣設(shè)備保護(hù)開關(guān)處設(shè)置，其剩余電流≤30mA無延時(shí)脫扣，特殊場所剩余電流保護(hù)裝置電流≤10mA無延時(shí)脫扣或報(bào)警），起到直接或間接接觸電擊防護(hù)功能，當(dāng)然RCD也有一部分內(nèi)容適用于電氣火災(zāi)的防范。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)（由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器三部分組合而成）主要解決的是對(duì)電氣火災(zāi)的預(yù)防和控制，隔離故障線路，重要性質(zhì)負(fù)荷線路報(bào)警等，不包括對(duì)人身安全的直接及間接接觸電擊防護(hù)功能。系統(tǒng)采用HUB（集線器）星形結(jié)構(gòu)布線，總線采用超五類8芯UTP（非屏蔽雙絞線），與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)分開且獨(dú)立敷設(shè)，因此其和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為并列關(guān)系，也可成為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，僅僅實(shí)時(shí)提供火災(zāi)監(jiān)控探測器對(duì)配電線路、配電設(shè)備和大型用電設(shè)備所監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集和傳輸。

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[2]蔡永明.談漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)[J].福建建設(shè)科技.2007（06）

（作者單位：蘭州有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司）