電氣火災監控在建筑防火中的應用研究

摘要：在開展建筑防火工作時，為充分發揮電氣火災監控系統的運行優勢與作用，應靈活運用相關探測器技術，如剩余電流式、測溫式、故障電弧等。為實現電氣火災監控系統運行的預期目標，在系統設計時，可突出以下設計要點，如組成方式設計、探測器位置設計、主機位置設計、報警閾值設計、監控系統的運行等。

關鍵詞：電氣火災監控系統；實際應用；關鍵技術；系統設計

引言

為筑牢建筑工程運行安全基石，有效規避電氣火災事故，必須高度重視建筑防火工作。在開展建筑消防預警工作時，應當積極推動電氣火災監控系統建構，契合建筑防火工作要求，選擇相適宜的探測器技術，打造安全可靠的建筑電氣火災監控預警系統，對電氣火災險情與隱患進行主動識別，及時發出相關預警，第一時間對其進行有效處置。

一、電氣火災監控系統中的關鍵技術

（一）剩余電流式探測器技術

剩余電流主要是指低壓配電線路中電流的矢量和不為零的電流。在電氣設備出現了電氣事故的瞬間，電流將從帶電體或人體傳導至大地，此時配電線路進出電流會出現差值，而瞬間電流的矢量和，即漏電電流。一般情況下，建筑電氣系統中出現剩余電流，主要有以下幾種原因：建筑工程電氣施工作業時，主體預埋電管沒有對內壁毛刺進行有效清除，從而導致管內穿線刮傷了線纜外皮，增加了漏電風險；管線使用時間太久，在管線老化后，出現漏電情況；用戶隨意增加負荷，從而導致線纜長期負荷過熱，加速了線纜老化，在線纜失效后出現漏電情況[1]。

電氣火災監控系統運行時，可基于剩余電流互感器，對配電線路中的剩余電流進行監測，從而判斷配電設備的電氣事故。圖1為剩余電流式探測器的技術運行原理[2]。

在電氣系統配電回路主開關閉合時，配電回路中的A、B、C三相線路中對應的Ia、Ib、Ic電流以及中性N對應的In電流，將穿過剩余電流互感器的鐵芯線圈。當電氣線路處于正常運行狀態時，Ia、Ib、Ic矢量和為0，此時毫安電流表無法檢測出電流Id。

若配電回路中出現電氣故障，出現了漏電情況，此時交流毫安表檢測出的電流矢量和將不再是0，而剩余電流互感器也會感應到相應的漏電電流。通過對檢測值與標準值進行比較，工作人員可以判讀出電氣設備的運行情況。若兩者出現一定偏差，剩余電流式探測器會發出相應的預警信號，并快速切斷故障線路，避免對電氣設備造成更為嚴重的影響，等待檢修人員排除電氣設備的運行安全隱患。

為充分發揮剩余電流式探測器技術的應用優勢，技術人員在設計探測器的布點與安裝方案時，應當基于《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》中的相關規定，以保證施工設計方案的嚴謹性與可行性。為保證剩余電流保護裝置能夠發揮出最大應用優勢與作用，設計人員必須預先設定保護動作值、響應時間、作用區域等，從而有效控制停電影響范圍，避免影響到更多用戶的正常用電。為保證探測器布點的科學性與合理性，必須深入了解建筑工程系統圖、平面圖、電氣分布情況、配電箱與配電柜的排布情況，從而對設計方案進行合理優化和完善[3]。

（二）測溫式探測器技術

電氣設備過熱是電氣火災事故發生的一大原因。為此，在建筑防火時，應當合理運用測溫式探測器技術，對電氣設備過熱故障進行主動預防。通過對常用測溫式探測器技術應用進行分析可知，主要有點式測溫、線式測溫、面式測溫等。

在實際應用測溫式探測器時，重點要對以下相關電氣設備，如配電柜、配電箱、配電線路等開展過熱監測。一旦相關電氣設備的溫度超出設定閾值，系統則會發出預警，從而實現對電氣火災事故的有效防范。鑒于該技術應用的特殊性，探測器運行時，只能針對特定區域電氣設備進行監測。

工作人員在應用點式測溫探測器技術時，為充分發揮該技術的應用優勢，可在一級或二級配電柜、配電箱內部的配電設備處進行安裝，從而對相關電氣設備運行情況進行監測。部分設計人員將其設置于配電箱或配電柜的頂端，對整體的溫度變化進行監測；若部分電氣線路容易出現過熱故障，可針對電氣線路配置探測器，以保證溫度式探測器監測工作開展的有效性。

在應用線式測溫探測器時，鑒于該類探測器運行的特性，工作人員應主要將其設置在地下電纜、豎井、橋架等位置，從而實現對敷設線纜的運行溫度進行監測，及時發現線纜過熱故障，并采取有效的解決措施。

工作人員若選擇面式溫度探測器，則主要是基于紅外測溫技術支持，從而了解目標物體對外產生的輻射紅外能量，精準可靠測定物體溫度。紅外熱像儀實際運行時，其主要是由多個紅外探測傳感器組成，該類探測器的性能相對較高，但成本也比較高。在建筑防火安全等級較高場所，可運用該種溫度探測器技術。

（三）故障電弧式探測器技術

圖2為故障電弧式探測器。在建筑電氣設備運行過程中，設備的接觸不良、短路等問題會誘發電氣火災事故。多數短路故障可借助配電系統的繼電保護系統進行解決，但部分短路故障會產生故障電弧，從而增加電氣火災發生率。

在實際安裝建筑電氣設備時，由于出現短路故障電弧的線路阻抗，對短路電流產生一定限制，使斷路器不能達到預定的動作條件，影響繼電保護系統的正常運行。通過對該種故障進行分析可知，其故障危害性相對較大，因為在故障電弧的影響下，可能使配電線路的絕緣物質發生碳化、起火情況，并在局部快速燃燒，引發嚴重的電氣火災事故。

通過科學合理配置故障電弧探測器，可以對短路故障電弧進行有效監測預警。工作人員可將故障電弧探測器接入電氣火災監控系統，從而對電壓、電流、故障電弧等相關數據進行匯總分析，一旦監測值超出設定閾值，會發出預警信息，由專業工作人員排除隱患，保證電氣設備線路運行的安全性與可靠性。由此可見，在監控建筑電氣火災時，靈活運用故障電弧探測器技術，可彌補監控系統的運行不足，提升電氣火災預警工作的整體效能[4]。

二、建筑電氣火災監控系統的設計方案

（一）組成方式設計

1.可根據不同項目的負荷特點，對多種電氣火災探測器進行組合。當照明負荷系統運行時，為完成相應的電氣火災監控，可以采取測溫式探測器與故障探測器相結合的方式，而當動力負荷系統運行時，則可以采取測溫式探測器與剩余電流探測器進行結合的方式。

2.若電氣火災監控點數不超過八個小時，可不用設計相應的主機。技術人員可采取獨立式監控器，將其接入到監控系統，從而完成對目標電氣設備的監控。

3.在對回路中的溫度與故障電弧進行監測時，可將故障電弧探測器、測溫式探測器、監控器、系統主機進行有機結合。

4.在對建筑電氣系統回路中的剩余電流與溫度開展監測時，可將測溫式探測器、剩余電流式探測器、監控器、系統主機等進行集成[5]。

（二）探測器位置設計

為使相關探測器發揮出一定的應用優勢與價值，應對探測器的位置進行合理控制。在設計探測器位置時，應當進行綜合考慮，以保證火災監控系統可發揮出應有的作用。如將探測器安裝在配電室的低壓柜出線相關位置，確保成本最低。但是該種監控方式只能對漏電故障進行監測，并無法預測出高溫故障，不能實現對電氣火災隱患的全面監控。

若將相關探測器安裝在樓層的配電箱位置，可以精準定位出具體樓層的漏洞故障與高溫隱患，但該種技術方案無法檢測出具體支路故障，不能明確配電室到豎井間哪個區域出現了漏電故障。

若將探測器安裝在配電箱，能夠精準診斷出回路中的漏電故障，并對高溫隱患進行預警，但是該種方式仍舊無法判斷出配電室到豎井間哪個區域出現了漏電故障。

若在末端配電箱、配電室低壓柜出線、樓層配電箱等不同位置均安裝探測器，則可以形成分級保護效果，但是電氣火災監控系統的整體建設運行成本相對較高。為兼顧可靠性與經濟性，在實際設計建筑電氣火災監控系統的探測器位置時，設計人員可根據建筑電氣設備運行實際情況，對不同的安裝方案進行組合，從而達到預期的火災監控效果[6]。

（三）主機位置設計

建筑電氣火災監控系統屬于火警系統的重要組成部分之一。為此，在設計監控系統主機位置時，可以將其安裝在消防控制室內。因為消防控制室二十四小時有人值班，可第一時間發現報警信息，并采取對應解決措施，避免出現嚴重的電氣火災事故。

與此同時，技術人員在設計主機位置時，應當選擇優質的合作廠家，采購配套的電氣監控系統組成設備，如傳感器、探測器等，保證相關設備按照相同的技術規程運行，為后續電氣火災監控系統運行提供有力支持[7]。

（四）報警閾值設計

為使建筑電氣火災監控系統發揮出一定的運行成效，必須科學合理設計系統報警閾值。一般情況下，在設計系統回路中的剩余電流動作報警閾值時，可設置為300毫安，而設計溫度報警閾值時，可根據電纜的最高耐溫性能，設定為最高溫度的70%—80%之間。

（五）監控系統運行

建筑電氣火災監控系統實際運行時，可完成可視化監控管理與集中管理。通過對建筑物內部的監控器、探測器數據進行采集分析，從而實現遙控、遙測操作，保證電氣設備運行的安全性與可靠性。一旦建筑物現場配電線路的相關指標達到預警閾值，系統則會發出相關預警信號，并在主機報警界面顯示出具體的報警位置，便于工作人員采取有效的解決措施，排除電氣火災隱患，提升建筑物運行的整體安全系數[8]。

結束語

綜上所述，筆者以建筑防火工作為例，重點闡述了建筑電氣火災監控系統包含的核心技術以及系統設計的主要步驟，旨在說明建筑電氣火災監控系統建構的迫切性與必要性。在現代建筑物運行過程中，由于電氣設備紛繁復雜、種類多樣，使電氣火災隱患增加。為保證建筑物的整體安全，必須充分發揮電氣火災監控系統的運行價值，實現科學預警，從而主動排除并解決電氣設備運行的安全隱患。

參考文獻

[1]彭天海，陳羽，楊帆，等.高層建筑電氣火災監控終端信息模型[J].山東大學學報（工學版），2022，52（05）：132-140.

[2]吳穹.電氣火災監控系統的設計與應用[J].電視技術，2022，46（06）：181-183.

[3]張應騰，常立強.減少剩余電流式電氣火災監控系統誤報警研究[J].現代建筑電氣，2022，13（01）：27-29.

[4]費海新.電氣火災監控在建筑防火中的應用研究[J].消防界（電子版），2021，7（19）：40-41.

[5]賈永青，陶志林，龍川，等.基于PIC16F1827的改進型二總線電氣火災監控探測器的設計[J].現代建筑電氣，2021，12（03）：65-68.

[6]梁志勇.信息化時代下建筑的防火監督與配置消防設施的優化探討[J].中國設備工程，2023（17）：21-23.

[7]左濤，李敏，朱西平，等.110kV全模塊化高性能纖維預制艙式變電站消防研究[J].電氣時代，2023（09）：53-58.

[8]仇國梁，萬奎寶.火災自動報警系統設計幾個問題的探討[J].建筑電氣，2023，42（08）：79-83.

作者簡介：王玉超（1988- ），男，漢族，山東平度人，本科，初級技術指揮員，研究方向：建筑防火。