探討電氣火災監控系統設計若干問題

陳尊光

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

【關鍵詞】原因;電氣火災監控系統;設計;安裝

引言

為了遏制電氣火災的上升勢頭，政府有關部門對《高層民用建筑設計防火規范》（GB 50045- 95，2005版，以下簡稱《高規》）和《建筑設計防火規范》（GB50016-2006，以下簡稱《低規》）進行了局部條文修訂，要求在建筑物內安裝剩余電流動作火災監控系統。

一、電氣火災隱患的主要成因

電氣火災形成主要分為過熱型和放電型兩種，實際中火災隱患主要由過熱型引起。過熱型是電氣線路和設備發熱部位產生異常高溫，如超過允許溫度和溫升，將會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.電氣線路或設備線圈發生短路;

2.電氣線路和設備過載;

3.導體連接部分接觸不良，接觸電阻過大;

4.導體絕緣性能下降，引起漏電;

5.非線性負載引起電氣線路和設備諧波過載，尤其中性線過載;

6.供電電壓過低或過高，電氣設備的頻繁啟動等。

放電型是電氣線路和設備產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.電氣線路和設備發生電弧性接地故障;

2.電氣線路和設備發生相間短路、單相短路或斷線;

3.電氣線路過壓擊穿;

4.電磁感應放電等。

二、電氣火災監控系統介紹

電氣火災監控系統可根據電氣火災發生的特點，把電氣火災發生前表現出來的征兆通過技術手段轉換成可識別的信息，從而達到對電氣火災進行監控的目的。在電氣火災發生之前，電氣火災監控系統就會發出報警信息，因此其屬于先期預報警系統。

從當前技術發展情況來看，電氣火災監控系統的設計基本原理就是對剩余溫升和電流2個因素進行火災探測。因此，依據這一技術特點，電氣火災監控探測器主要有測溫式和剩余電流式2種。

根據GB14287—2005《電氣火災監控系統》以及《電氣火災監控系統的設計方法》（暫行規定），電氣火災監控系統主要包含電氣火災監控設備、測溫式電氣火災監控探測器、剩余電流式電氣火災監控探測器3個最基本的組成部分。

電氣火災監控設備與多個電氣火災監控探測器通過CAN總線構成一個完整的通訊網絡。電氣火災監控設備通過CAN網絡向探測器發出各種命令，探測器主動實時上報探測器的狀態信息。當電氣設備中的電流、溫度等參數發生異常或突變時，終端探測頭利用電磁場感應原理、溫度效應的變化對該信息進行采集，并輸送到監控探測器里，經放大、A/D轉換，CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發出報警信號，同時也輸送到監控設備中，再經監控設備進一步識別、判定，當確認可能會發生火災時，監控主機發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據以上顯示的信息，迅速到事故現場進行檢查處理，并將報警信息發送到集中控制臺。

一般的小型系統可以采取獨立型電氣火災探測器，考慮到其通信量較小，可以運用編碼模塊接入火災自動報警系統;在一些大型系統中，數據信號量較大，為了避免由于通信量大產生的信號延遲和堵塞問題，一般采用專用的總線式電氣火災監控系統，再由電氣火災監控系統主機與火災自動報警系統主機進行相關數據交換。

三、系統設計與安裝注意事項

電氣火災監控系統的終端信息檢測有漏電電流和溫度2種對象。根據GB13955—2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》4.4中關于分級保護的規定，安裝剩余電流火災監控裝置時，應根據配電設備（如配電柜、箱、盤、電纜等重要設備）的實際安裝位置來確定探測器的數量，避免浪費。在具體的設計與安裝過程中，需注意以下幾點：

1.對將要安裝電氣火災監控系統的用戶，首先要調查該用戶低壓配電系統的接地形式。如果要檢測低壓配電系統總漏電流，其系統接地形式必須是TT或TN-S型。對于工業自動化網絡，如果系統接地形式為TN-C型，就必須對其進行改造，實踐中往往改為TN-S型或TN-C-S型系統。只有在完成系統改造之后才能安裝剩余電流檢測裝置。

2.對于剩余電流式電氣火災監控探測器的報警值應進行嚴格的限制。目前，我國在出臺的相應政策中就對此作出了相應的規定與詳細說明，規定20mA≤報警值≤1 000mA，且報警值應在設定值的80%～100%之間。因此在設計實踐中，就應該根據實際情況對電源總進線處以及電源分支線路上的剩余電流動作值進行靈活把握，既要做到符合要求，又應滿足實際應用的需求。

3.對于由于各種意外因素所引起的停電現象，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容量的剩余電流保護裝置，并根據用電負載及線路情況分為二級或三級保護。一般在二級保護中設置剩余電流火災監控探測器的主要作用在于火災監控報警，而在三級保護中設置剩余電流探測器及動作保護裝置主要目的是防止人身觸電。

4.在二級保護的線路中一般需要具備溫度檢測設計部分。溫度檢測是以配電設備異常時發熱為基本原則來進行的，目前其布置方式主要有接觸式和非接觸式。當需要檢測低壓配電裝置中關鍵部位的溫度時，可采用接觸式布置;當被檢測對象為配電柜內部溫度變化時，可采用非接觸式布置。

5.安裝布線是一項十分嚴謹的工作，應采取現場供電，電源接入點應在該級斷路器的上端。應注意確保各個安裝接線端接線正確，數量以不超過2根為宜。安裝布線時對于N線和PE線一般應注意如下幾點：N線穿過剩余電流互感器，不能重復接地或接近導體;PE線不得穿過剩余電流互感器;要注意二總線安裝走線時，應將強、弱電線分開走線，不能有交叉或搭線的現象。配線應整齊，導線應綁扎成束，穿線可用阻燃PVC管、金屬管及金屬線槽。

四、火災自動報警系統、剩余電流動作保護裝置與電氣火災監控系統的區別

火災自動報警系統主要解決各種火災發生之后的報警，同時啟動消防聯動控制系統對火災區域內的人員進行快速和有序疏散，并對火災區域實施撲救。而剩余電流保護裝置（RCD）主要解決的是人身電氣安全問題（一般在終端電氣設備保護開關處設置，其剩余電流≤30mA無延時脫扣，特殊場所剩余電流保護裝置電流≤10mA無延時脫扣或報警），起到直接或間接接觸電擊防護功能，當然RCD也有一部分內容適用于電氣火災的防范。電氣火災監控系統（由電氣火災監控設備、剩余電流式電氣火災監控探測器、測溫式電氣火災監控探測器三部分組合而成）主要解決的是對電氣火災的預防和控制，隔離故障線路，重要性質負荷線路報警等，不包括對人身安全的直接及間接接觸電擊防護功能。系統采用HUB（集線器）星形結構布線，總線采用超五類8芯UTP（非屏蔽雙絞線），與火災自動報警系統分開且獨立敷設，因此其和火災自動報警系統為并列關系，也可成為火災自動報警系統的一個子系統，僅僅實時提供火災監控探測器對配電線路、配電設備和大型用電設備所監測的數據采集和傳輸。

參考文獻：

[1]田永，張浩.論電氣火災監控系統的重要意義[J].科技資訊.2011（05）

[2]蔡永明.談漏電火災報警系統應用的認識[J].福建建設科技.2007（06）

（作者單位：蘭州有色冶金設計研究院有限公司）