探讨电气火灾监控系统设计若干问题

陈尊光

【摘 要】电能的利用既能造福了人类社会，也给人类带来了危害。如果电气设备使用、管理、操作、维修不当，则有可能引起电气火灾。电气火灾是指由于电气线路、用电设备以及供配电设备出现故障性释放的热能，在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾，也包括由雷电和静电引起的火灾。本文就电气火灾监控系统设计若干问题进行探讨。

【关键词】原因;电气火灾监控系统;设计;安装

引言

为了遏制电气火灾的上升势头，政府有关部门对《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045- 95，2005版，以下简称《高规》）和《建筑设计防火规范》（GB50016-2006，以下简称《低规》）进行了局部条文修订，要求在建筑物内安装剩余电流动作火灾监控系统。

一、电气火灾隐患的主要成因

电气火灾形成主要分为过热型和放电型两种，实际中火灾隐患主要由过热型引起。过热型是电气线路和设备发热部位产生异常高温，如超过允许温度和温升，将会加速绝缘老化或直接引燃周围的可燃物，主要由以下故障引起：

1.电气线路或设备线圈发生短路;

2.电气线路和设备过载;

3.导体连接部分接触不良，接触电阻过大;

4.导体绝缘性能下降，引起漏电;

5.非线性负载引起电气线路和设备谐波过载，尤其中性线过载;

6.供电电压过低或过高，电气设备的频繁启动等。

放电型是电气线路和设备产生的故障火花和电弧引燃周围的可燃物，主要由以下故障引起：

1.电气线路和设备发生电弧性接地故障;

2.电气线路和设备发生相间短路、单相短路或断线;

3.电气线路过压击穿;

4.电磁感应放电等。

二、电气火灾监控系统介绍

电气火灾监控系统可根据电气火灾发生的特点，把电气火灾发生前表现出来的征兆通过技术手段转换成可识别的信息，从而达到对电气火灾进行监控的目的。在电气火灾发生之前，电氣火灾监控系统就会发出报警信息，因此其属于先期预报警系统。

从当前技术发展情况来看，电气火灾监控系统的设计基本原理就是对剩余温升和电流2个因素进行火灾探测。因此，依据这一技术特点，电气火灾监控探测器主要有测温式和剩余电流式2种。

根据GB14287—2005《电气火灾监控系统》以及《电气火灾监控系统的设计方法》（暂行规定），电气火灾监控系统主要包含电气火灾监控设备、测温式电气火灾监控探测器、剩余电流式电气火灾监控探测器3个最基本的组成部分。

电气火灾监控设备与多个电气火灾监控探测器通过CAN总线构成一个完整的通讯网络。电气火灾监控设备通过CAN网络向探测器发出各种命令，探测器主动实时上报探测器的状态信息。当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集，并输送到监控探测器里，经放大、A/D转换，CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到事故现场进行检查处理，并将报警信息发送到集中控制台。

一般的小型系统可以采取独立型电气火灾探测器，考虑到其通信量较小，可以运用编码模块接入火灾自动报警系统;在一些大型系统中，数据信号量较大，为了避免由于通信量大产生的信号延迟和堵塞问题，一般采用专用的总线式电气火灾监控系统，再由电气火灾监控系统主机与火灾自动报警系统主机进行相关数据交换。

三、系统设计与安装注意事项

电气火灾监控系统的终端信息检测有漏电电流和温度2种对象。根据GB13955—2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》4.4中关于分级保护的规定，安装剩余电流火灾监控装置时，应根据配电设备（如配电柜、箱、盘、电缆等重要设备）的实际安装位置来确定探测器的数量，避免浪费。在具体的设计与安装过程中，需注意以下几点：

1.对将要安装电气火灾监控系统的用户，首先要调查该用户低压配电系统的接地形式。如果要检测低压配电系统总漏电流，其系统接地形式必须是TT或TN-S型。对于工业自动化网络，如果系统接地形式为TN-C型，就必须对其进行改造，实践中往往改为TN-S型或TN-C-S型系统。只有在完成系统改造之后才能安装剩余电流检测装置。

2.对于剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值应进行严格的限制。目前，我国在出台的相应政策中就对此作出了相应的规定与详细说明，规定20mA≤报警值≤1 000mA，且报警值应在设定值的80%～100%之间。因此在设计实践中，就应该根据实际情况对电源总进线处以及电源分支线路上的剩余电流动作值进行灵活把握，既要做到符合要求，又应满足实际应用的需求。

3.对于由于各种意外因素所引起的停电现象，为了减小其影响范围，一般是在供电线路上选择不同位置来安装相应容量的剩余电流保护装置，并根据用电负载及线路情况分为二级或三级保护。一般在二级保护中设置剩余电流火灾监控探测器的主要作用在于火灾监控报警，而在三级保护中设置剩余电流探测器及动作保护装置主要目的是防止人身触电。

4.在二级保护的线路中一般需要具备温度检测设计部分。温度检测是以配电设备异常时发热为基本原则来进行的，目前其布置方式主要有接触式和非接触式。当需要检测低压配电装置中关键部位的温度时，可采用接触式布置;当被检测对象为配电柜内部温度变化时，可采用非接触式布置。

5.安装布线是一项十分严谨的工作，应采取现场供电，电源接入点应在该级断路器的上端。应注意确保各个安装接线端接线正确，数量以不超过2根为宜。安装布线时对于N线和PE线一般应注意如下几点：N线穿过剩余电流互感器，不能重复接地或接近导体;PE线不得穿过剩余电流互感器;要注意二总线安装走线时，应将强、弱电线分开走线，不能有交叉或搭线的现象。配线应整齐，导线应绑扎成束，穿线可用阻燃PVC管、金属管及金属线槽。

四、火灾自动报警系统、剩余电流动作保护装置与电气火灾监控系统的区别

火灾自动报警系统主要解决各种火灾发生之后的报警，同时启动消防联动控制系统对火灾区域内的人员进行快速和有序疏散，并对火灾区域实施扑救。而剩余电流保护装置（RCD）主要解决的是人身电气安全问题（一般在终端电气设备保护开关处设置，其剩余电流≤30mA无延时脱扣，特殊场所剩余电流保护装置电流≤10mA无延时脱扣或报警），起到直接或间接接触电击防护功能，当然RCD也有一部分内容适用于电气火灾的防范。电气火灾监控系统（由电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器三部分组合而成）主要解决的是对电气火灾的预防和控制，隔离故障线路，重要性质负荷线路报警等，不包括对人身安全的直接及间接接触电击防护功能。系统采用HUB（集线器）星形结构布线，总线采用超五类8芯UTP（非屏蔽双绞线），与火灾自动报警系统分开且独立敷设，因此其和火灾自动报警系统为并列关系，也可成为火灾自动报警系统的一个子系统，仅仅实时提供火灾监控探测器对配电线路、配电设备和大型用电设备所监测的数据采集和传输。

参考文献：

[1]田永，张浩.论电气火灾监控系统的重要意义[J].科技资讯.2011（05）

[2]蔡永明.谈漏电火灾报警系统应用的认识[J].福建建设科技.2007（06）

（作者单位：兰州有色冶金设计研究院有限公司）