王海芹

安科瑞電氣股份有限公司   上海 嘉定   201801

摘要  剩余電流式電氣火災監控系統是電氣火災監控系統的一種主要形式，能夠準確監控電氣線(xiàn)路的漸變型故障，能發(fā)現電氣線(xiàn)路的火災隱患，及時(shí)提醒相關(guān)人員去這些隱患。在工程實(shí)踐中應適當采用分級保護，剩余電流保護裝置的位置設置應符合相關(guān)規范的要求，剩余電流互感器套住所有的相線(xiàn)和中性線(xiàn)，相線(xiàn)和中性線(xiàn)的穿線(xiàn)方向要一致，某一根線(xiàn)不能反穿，且某一根線(xiàn)不能在互感器上纏繞。

關(guān)鍵詞  剩余電流；漸變型故障；突變型故障；剩余電流保護裝置；分級保護

0  引 言

    在每年發(fā)生的火災事故中，電氣火災占較大比例，對人身及財產(chǎn)造成巨大損失。因此如何利用各種科學(xué)手段有效防范電氣火災的發(fā)生，成為當務(wù)之急。其中電氣火災監控技術(shù)是防范電氣火災發(fā)生的有效手段。本文旨在以安科瑞電氣火災監控系統為例介紹電氣火災監控技術(shù)的性能和其在工程應用中的注意事項。

1  電氣火災的成因

    電氣火災的成因主要是電氣線(xiàn)路或設備的短路、過(guò)負荷、接觸電阻大、漏電和開(kāi)路，按火災發(fā)生在電力系統的位置不同，將電氣火災分為變配電所火災、電力線(xiàn)路火災和電氣設備火災。究其具體表現形式，分為突變型故障和漸變型故障，兩種故障導致的后結果都是短路。突變型故障也稱(chēng)為金屬性短路故障。傳統的過(guò)電流電器如斷路器或熔斷器對于突變型故障，直接動(dòng)作于脫扣，效果明顯；但是對于接觸電阻過(guò)大、過(guò)負荷、漏電等漸變型故障，反應遲緩，演變成突變型故障，以致釀成火災。

2  電氣火災監控技術(shù)的提出

    電氣故障通常是發(fā)生在接線(xiàn)端子間或者線(xiàn)路接頭處或泄漏電流處，故障表現形式是溫度升高或泄漏電流，均為隱形故障，如果不利用一定的技術(shù)探測手段，是無(wú)法知曉的，故障持續發(fā)生直到發(fā)展為電氣火災事故。

    通用的電工產(chǎn)品如過(guò)流過(guò)載保護電器用于執行操作和實(shí)施保護，能夠防止由線(xiàn)間金屬性短路故障和長(cháng)時(shí)間過(guò)載發(fā)熱或接地電弧性短路故障（漏電）引發(fā)的電氣火災，但基本上屬于被動(dòng)預防。特別是對于線(xiàn)間端子或線(xiàn)路發(fā)熱溫度緩慢升高，或泄漏電流緩慢增大而引發(fā)的金屬性短路或過(guò)載故障或接地電弧性故障，不能提早有效防范。因為傳統的電工保護產(chǎn)品都是在一定的參數下動(dòng)作的，如果故障電流達不到保護開(kāi)關(guān)的整定值，那么保護開(kāi)關(guān)就不會(huì )動(dòng)作。工程實(shí)踐中，如果設計、安裝錯誤或粗心大意，導致電工保護產(chǎn)品不匹配或施工質(zhì)量差，則存在這種電氣故障的風(fēng)險就比較大。而電氣火災監控技術(shù)則能夠對這種電氣故障隱患主動(dòng)監控、預警。從電工角度看，屬于輔助性主動(dòng)預防安全手段。

3  電氣火災監控系統的組成及工作原理

3.1 電氣火災監控系統的含義

    電氣火災監控系統是指當被保護線(xiàn)路中的被探測參數超過(guò)報警設定值時(shí)，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統。

3.2 電氣火災監控系統的基本組成

    Acrel-6000電氣火災監控系統由AKH-0.66L系列剩余電流互感器、ARCM-NTC溫度傳感器、ARCM系列監控探測器和Acrel-6000系列監控設備等構成。系統各設備之間均采用總線(xiàn)（雙絞線(xiàn)）進(jìn)行連接，施工布線(xiàn)簡(jiǎn)單方便。

    本文主要討論剩余電流式電氣火災監控系統，也稱(chēng)漏電火災報警系統。它由Acrel-6000系列監控設備、ARCM系列監控探測器和AKH-0.66L系列剩余電流互感器等構成（如圖1所示）。

圖1 Acrel-6000/B（壁掛式）電氣火災監控系統

3.3 剩余電流式電氣火災監控系統的工作原理

    一個(gè)電氣系統的輸入、輸出端電流值，當無(wú)任何損失時(shí)，其流入及流出的相量和為零，也就是無(wú)剩余電流；如果這個(gè)電氣系統有電流泄漏，這個(gè)系統的電流相量和就不為零，對外有了泄漏電流，系統中便產(chǎn)生了剩余電流。剩余電流是由AKH-0.66L系列剩余電流互感器檢測出的，AKH-0.66L系列剩余電流互感器將信息傳送到ARCM系列監控探測器里，經(jīng)放大、A/D轉換、CPU對變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報警設定值進(jìn)行比較，一旦超出設定值則發(fā)出報警信號，同時(shí)也傳送到Acrel-6000系列監控設備中，再經(jīng)監控設備進(jìn)一步識別、判定，當確認可能會(huì )發(fā)生火災時(shí)，監控設備發(fā)出火災報警信號，點(diǎn)亮報警指示燈，發(fā)出報警聲響，同時(shí)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(chǎng)進(jìn)行檢查處理，并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。

4　主要表計功能及選型方案

    主要表計功能及選型方案如圖2所示。

圖2 主要表計功能及選型方案

5  剩余電流式電氣火災監控系統在工程應用中的注意事項

5.1 電氣火災監控系統設置的必要性

    隨著(zhù)現代化建設的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用電量大為增加，相應的電氣火災事故的發(fā)生率則居高不下，造成的損失也是不可估量的，綜合考慮我發(fā)生火災的趨勢，安裝電氣火災監控系統是非常迫切和必要的。雖然在標《高層民用建筑設計防火規范》和《建筑設計防火規范》中，對是否安裝電氣火災監控系統是以“宜”安裝來(lái)表示的。關(guān)于“宜”字的把握，規范用詞說(shuō)明指出：表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)先應這樣做?？梢?jiàn)“宜”原則上是先要考慮設置的，沒(méi)有特殊情況，沒(méi)有經(jīng)消防主管部門(mén)同意，是不能隨便選擇取消設置的。

5.2 剩余電流式電氣火災監控系統不能用漏電報警器和漏電開(kāi)關(guān)替代

    電氣火災監控系統應是疊加在配電系統之上，注重于漸變型故障可能引發(fā)電氣火災因素的監測、預警及控制。傳統的電氣保護裝置如斷路器、熔斷器、漏電開(kāi)關(guān)在突變型故障可能引發(fā)的電氣火災控制中，起直接作用。

    剩余電流式電氣火災監控系統是一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的整體裝置，是一個(gè)完整的系統，而不是以往分散設置的單個(gè)電氣火災監控探測器或傳統漏電開(kāi)關(guān)可以勝任的?！陡邔用裼媒ㄖO計防火規范》條文說(shuō)明中，也特別強調“這些設備要采用消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心檢測合格的產(chǎn)品，以確保質(zhì)量安全”，可見(jiàn)并非是使用普通漏電開(kāi)關(guān)就可以的。

5.3 火災自動(dòng)報警系統不能代替剩余電流式電氣火災監控系統

    剩余電流式電氣火災監控系統主要用來(lái)監測引起電氣火災的剩余電流這個(gè)物理量，以預防為主，用于火災發(fā)生前的監測，主要是避免火災引起的損失。而火災自動(dòng)報警系統主要用于火災發(fā)生后對火災現場(chǎng)的煙，火焰溫度和光輻射等量進(jìn)行監測，主要是減少火災引起的損失。也就是說(shuō)剩余電流式電氣火災監控系統是著(zhù)重于電氣火災發(fā)生前期的隱患先兆預警；而火災自動(dòng)報警系統則是著(zhù)重于火災已發(fā)生的報警及其處理。兩個(gè)系統各司其職，沒(méi)有功能交集，因此火災自動(dòng)報警系統不能替代剩余電流式電氣火災監控系統。

5.4 剩余電流保護裝置（RCD）的安裝

    ARCM系列監控探測器主要安裝于建筑、工業(yè)等低壓配電TN、TT系統。其剩余電流保護功能適用于TN-C-S系統、TN-S系統及局部TT系統，但不適用于TN-C系統（除非將其改成TN-S系統或局部TT系統）。剩余電流保護裝置（RCD）在不同的系統接地形式中應正確接線(xiàn)。單相、三相三線(xiàn)和三相四線(xiàn)供電系統中的正確接線(xiàn)方式，如圖3所示。

圖3 剩余電流保護裝置（RCD）的接線(xiàn)方式

    AKH-0.66L系列剩余電流互感器一般設計安裝于樓層電源總進(jìn)線(xiàn)端，ARCM系列監控探測器設計安裝于配電箱或控制箱（柜）的箱門(mén)上，有利于值班人員觀(guān)察各種數據信息。系統終端控制臺應安裝值班室、消防中心，有利于值班人員監督并及時(shí)發(fā)現隱患。

    AKH-0.66L系列剩余電流互感器可安裝在斷路器的進(jìn)線(xiàn)端或出線(xiàn)端。安裝時(shí)，嚴格區分N線(xiàn)和PE線(xiàn)，N線(xiàn)應通過(guò)剩余電流互感器。通過(guò)剩余電流互感器的N線(xiàn)不得作為PE線(xiàn)，不得重復接地或接設備外露可接近導體。PE線(xiàn)不得介入電氣火災監控裝置。裝設了ARCM系列監控探測器的支路，其中性線(xiàn)只能作為本回路的中性線(xiàn)，禁止與其它回路的中性線(xiàn)相連，其它線(xiàn)路或設備也不能借用已采用剩余電流保護裝置后的線(xiàn)路或設備的中性線(xiàn)。相線(xiàn)和中性線(xiàn)N穿線(xiàn)時(shí)，方向要一致禁止相線(xiàn)或中性線(xiàn)反穿；也禁止相線(xiàn)和中性線(xiàn)在剩余電流互感器上纏繞；也不能只套住PE線(xiàn)。

    安裝完畢后應由技術(shù)人員設定參數符合現場(chǎng)實(shí)際要求，同時(shí)要進(jìn)行操作實(shí)驗，保證剩余電流保護裝置的正常運行。

5.5 剩余電流保護裝置的位置設置原則

    電氣火災監控系統應符合《剩余電流動(dòng)作保護裝置的安裝和運行》GB13955。為了避免大面積停電，應采用分級保護，即電源端或分支線(xiàn)路上的剩余電流保護裝置應與末端的剩余電流保護裝置的動(dòng)作特性應當協(xié)調配合，從而實(shí)現具有動(dòng)作選擇性的分級保護。

    一般情況下，在電源進(jìn)線(xiàn)端或分支主回路上，應選用低靈敏度延時(shí)型的剩余電流保護裝置。而在末端，剩余電流動(dòng)作值要小于30mA，額定動(dòng)作時(shí)間要小于0.1S，主要用于防人身觸電保護。建筑各樓層總進(jìn)線(xiàn)處可安裝一臺或若干臺探測器，但應根據正常泄漏電流大小，正確設定動(dòng)作參數。一般總進(jìn)線(xiàn)處的剩余電流為200mA～500mA。重要負荷：包括消防、安防、應急電源、通道照明線(xiàn)路及不允許斷電的場(chǎng)所，根據GB13955的規定，應將探測器設置為報警方式保護；在采集漏電電流、過(guò)電流等信號，超過(guò)報警值時(shí)，只發(fā)出聲光報警信號，不切斷電源，同時(shí)將采集的信號通過(guò)總線(xiàn)方式，傳送到控制中心，可設置手動(dòng)斷電模式，既保證了用電安全，又保證了供電的不間斷性。

6  結 語(yǔ)

    目前電氣火災監控系統的應用已引起科研、設計、生產(chǎn)和管理部門(mén)的高度重視。為了使電氣火災監控系統能夠正常運行，達到火災前期及時(shí)預報警的目的，應嚴格按照標準執行，在性能設計和工程應用中嚴格把關(guān)，避免出現不必要的問(wèn)題，從而影響系統功能的穩定運行。

參考文獻

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[2] DB34/T855-2008,《電氣火災監控系統設計、施工及驗收規范》

[3] 安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.