高層建筑漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

王斌 許俊男

1 山東省泰安市消防支隊(duì)；2 中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院

高層建筑漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

王斌1許俊男2

1 山東省泰安市消防支隊(duì)；2 中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院

近年來(lái)，漏電引發(fā)的高層建筑火災(zāi)逐年增多，已成為導(dǎo)致建筑物發(fā)生電氣火災(zāi)的主要隱患。漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路及終端的故障和異常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控和報(bào)警顯示，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)隱患，提醒人員去消除隱患，真正做到防患于未然。

高層建筑；漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；剩余電流

引言

根據(jù)《中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》的統(tǒng)計(jì)，在全國(guó)的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)約占1/3，近年來(lái)在我國(guó)各地引起較大反響的特大火災(zāi)如“廣東汕頭市華南賓館”、“吉林遼源市中心醫(yī)院”、“浙江溫州朵朵鮮花店”等均為電氣火災(zāi)。建筑電氣火災(zāi)造成了重大的人員傷亡事故和財(cái)產(chǎn)損失，教訓(xùn)十分深刻。漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一種集現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)而形成的具有成熟保護(hù)功能的系統(tǒng)。漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路及終端的故障和異常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控和報(bào)警顯示，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)的隱患，及時(shí)報(bào)警提醒人員去消除隱患，真正做到防患于未然。

1.漏電引起火災(zāi)的原因

1. 1 接地電弧性短路

電氣短路有兩類，一類是金屬性短路，另一類是電弧性短路。前一類的短路發(fā)生時(shí)短路電流大，線路能產(chǎn)生高溫，人們以為這種短路起火危險(xiǎn)大，其實(shí)不然，因?yàn)楸ｋU(xiǎn)絲能被短路時(shí)的大電流燒斷而切斷電源，無(wú)從起火；后一類短路是由于短路點(diǎn)未被焊死而迸發(fā)電弧或電火花，接地故障電流一般比較小，常不足以使一般的過(guò)電流保護(hù)及時(shí)切斷故障，而電弧則持續(xù)存在，其局部溫度可高達(dá)2000～3000 ℃，很易引燃附近可燃物質(zhì)，這種短路電弧往往成為火災(zāi)的點(diǎn)火源。因此，接地電弧性短路是最常見(jiàn)且多發(fā)的電氣火災(zāi)起因。

1. 2 漏電電流引起火災(zāi)漏電故障

漏電電流引起火災(zāi)點(diǎn)通常情況下接觸會(huì)不實(shí)，似接非接，導(dǎo)致接觸電阻較大，使過(guò)流保護(hù)裝置難以動(dòng)作，同時(shí)在故障點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電弧，僅略大于0.5 A的電流的電弧溫度可達(dá)2000 ℃以上，足以引燃所有可燃物。日本秋田大學(xué)電氣工程系的教授曾做過(guò)實(shí)驗(yàn)，在潮濕環(huán)境下，當(dāng)帶電裸導(dǎo)線接觸木材，泄漏電流流經(jīng)它的表面纖維素時(shí)，會(huì)使木材炭化發(fā)展成火災(zāi)事故。這個(gè)實(shí)驗(yàn)提醒人們，電氣線路未經(jīng)穿管保護(hù)而通過(guò)可燃物時(shí)，是十分危險(xiǎn)的，這種漏電的危險(xiǎn)性存在于所有的配電系統(tǒng)中。

1. 3 保護(hù)零線或保護(hù)地線的接線端子處連接不實(shí)

相線與零線接線端子連接不實(shí)，設(shè)備工作不正常，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，而保護(hù)零線或地線的接線端子連接不實(shí)，電阻過(guò)大，設(shè)備照常工作，但故障點(diǎn)不易發(fā)現(xiàn)。一旦發(fā)生漏電，由于故障點(diǎn)接頭太松或腐蝕等，出現(xiàn)高阻，造成局部過(guò)熱，連接端子處產(chǎn)生高溫或電弧，能夠引燃周?chē)扇嘉镔|(zhì)，或者燒壞電器插座、開(kāi)關(guān)等，引燃木質(zhì)底座，這是較為常見(jiàn)的漏電起火形式。

1. 4 電流不能流散引起火災(zāi)

漏電電流引起火災(zāi)漏電持續(xù)發(fā)生后，由于電流不能流散，而尋找阻抗小的另一回路通地，會(huì)沿保護(hù)接零線傳導(dǎo)使所有與之相連的電氣裝置的金屬外殼帶有對(duì)地電壓，這時(shí)就可能向鄰近低電位的水暖管、煤氣管等金屬構(gòu)件飛弧成為起火源，僅2 0 V的維持電壓就可使電弧連續(xù)發(fā)生，同樣能引燃周?chē)扇嘉铩Ｈ绻窍蛎簹夤茱w弧，就可能擊穿管壁，造成煤氣泄漏引起火災(zāi)。并且由于電壓的傳導(dǎo)，漏電點(diǎn)與起火點(diǎn)不一定一致。

2.高層建筑漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2．1 設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的必要性

漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其負(fù)責(zé)監(jiān)控電氣線路及終端的電氣故障和異常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳控和報(bào)警顯示的功能。電氣接地故障中電弧性對(duì)地短路是引發(fā)電氣火災(zāi)的重要原因。電弧性對(duì)地短路具有很大的阻抗和電壓降，它限制了故障電流，使過(guò)電流保護(hù)器不能動(dòng)作或不能及時(shí)動(dòng)作切斷電源，僅略大于0.5 A的漏電電弧產(chǎn)生的局部高溫可達(dá)2000 ℃以上，足以引燃周?chē)目扇嘉锒鸹馂?zāi)。況且，用電設(shè)備分布在建筑物的各個(gè)角落，危害范圍廣，如不對(duì)系統(tǒng)的漏電進(jìn)行監(jiān)測(cè)和防控，導(dǎo)致火災(zāi)隱患的存在，會(huì)對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。而且現(xiàn)在智能高層建筑、住宅小區(qū)、公共建筑等都推行智能管理，對(duì)供電的可靠性、安全性、靈活性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的斷路器或漏電保護(hù)器不僅容易受環(huán)境溫度的改變而改變，造成保護(hù)值精度不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)，而且對(duì)復(fù)雜的保護(hù)方式難以實(shí)現(xiàn)智能化的保護(hù)功能。漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，有效預(yù)防常見(jiàn)的因漏電導(dǎo)致接地電弧所引起的建筑物電氣火災(zāi)事故。為了保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全，高層建筑設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)十分必要。

2．2 漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的組成及工作原理

漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是用監(jiān)測(cè)剩余電流的互感器、剩余電流探測(cè)器、報(bào)警器或控制器構(gòu)成的電氣火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并實(shí)施報(bào)警或切斷電源的裝置。通常由一臺(tái)主機(jī)和若干臺(tái)漏電火災(zāi)探測(cè)器、控制模塊、總線連接組成。主機(jī)具有聲光報(bào)警、顯示報(bào)警地址、記錄并保存報(bào)警及控制信息和遠(yuǎn)程控制功能。系統(tǒng)一般采用二總線制的通訊方式，把主控機(jī)和若干個(gè)漏電探測(cè)器、控制模塊及總線隔離器連接起來(lái)，對(duì)各被保護(hù)的統(tǒng)一線路和用電器的漏電情況通過(guò)主控機(jī)平臺(tái)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。檢測(cè)剩余電流的互感器把供電線路中存在的相線對(duì)地泄露的剩余電流檢測(cè)出來(lái)，并把這一剩余電流加以處理放大并以直流電壓信號(hào)形式輸出。這一信號(hào)被送到探測(cè)控制器電路中進(jìn)行分析判斷，以判定這一剩余電流是否超過(guò)報(bào)警閥值，若已超過(guò)，則由探測(cè)控制器報(bào)警，傳送到值班室，以引起值班人員的注意，及時(shí)采取相應(yīng)措施，防止電氣火災(zāi)的發(fā)生，從而保證供電線路始終在安全狀態(tài)下運(yùn)行。電氣防火探測(cè)控制器設(shè)于現(xiàn)場(chǎng)配電柜及配電箱內(nèi)，是具有自主判斷能力的電流探測(cè)、剩余電流探測(cè)的控制裝置。防火集中控制器接收由電氣防火探測(cè)控制器傳輸?shù)穆╇婋娏鳌⑦^(guò)電流的信號(hào)，發(fā)出聲光信號(hào)報(bào)警，準(zhǔn)確報(bào)出故障線路的地址，監(jiān)視故障點(diǎn)的變化，儲(chǔ)存各種故障和操作方法信號(hào)。根據(jù)實(shí)際情況及軟件設(shè)定要求，切斷漏電線路上的電源，并顯示狀態(tài)。此外集中控制器還具有打印和聯(lián)網(wǎng)功能。漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控原理圖如圖1所示。

2. 3漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)軟件控制

運(yùn)行系統(tǒng)軟件，對(duì)控制器進(jìn)行操作控制，軟件統(tǒng)一界面將末端故障類型、故障地址、故障狀態(tài)報(bào)知管理人員，提醒值班人員及時(shí)排除故障。值班人員可密碼設(shè)置手動(dòng)或自動(dòng)斷電信號(hào)模式、控制相應(yīng)控制點(diǎn)漏電火災(zāi)報(bào)警控制器的位置斷電。

圖1

2. 4漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)系

漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在功能上是有區(qū)別的。火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是對(duì)火災(zāi)初期的煙、溫的探測(cè)，通過(guò)消防報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)把火撲滅在初期階段；而漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)從本質(zhì)上立足預(yù)防，專門(mén)針對(duì)電氣線路的故障實(shí)施監(jiān)控，通過(guò)漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能有效地防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。前者的聯(lián)動(dòng)或控制對(duì)象是廣播噴淋排煙等逃生滅火器件，后者的聯(lián)動(dòng)或控制對(duì)象是電力分合等電工器件。建筑中漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置是必要的，但絕不是孤立的，漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是相輔相成的。隨著建筑電氣系統(tǒng)的不斷完善與進(jìn)步，新產(chǎn)品的不斷推出，漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可以自成系統(tǒng)，也可并入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，但采用獨(dú)立的顯示器。這樣不僅可以減少工程投資，也便于系統(tǒng)的操作管理。

3．結(jié)論

本文以高層建筑漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討為課題，通過(guò)對(duì)漏電火災(zāi)發(fā)生的原因、防范措施及漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)功能與組成的分析，探討了高層建筑漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)建議有關(guān)部門(mén)完善建筑物電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和管理，推廣設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，從根本上杜絕電氣火災(zāi)的發(fā)生，以減少電氣火災(zāi)事故對(duì)人民生命和社會(huì)財(cái)產(chǎn)造成的影響。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.109