电气火灾监控技术的性能分析及其在工程应用中的注意事项

徐霜

安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定 201801

    摘要：剩余电流式电气火灾监控系统是电气火灾监控系统的一种主要形式，能够准确监控电气线路的渐变型故障，能发现电气线路的火灾隐患，及时提醒相关人员去消除这些隐患。在工程实践中应适当采用分级保护，剩余电流保护装置的位置设置应符合相关规范的要求，剩余电流互感器必须套住所有的相线和中性线，相线和中性线的穿线方向要一致，某一根线不能反穿，且某一根线不能在互感器上缠绕。

    0 引 言

    在每年发生的火灾事故中，电气火灾占较大比例，对人身及财产造成巨大损失。因此如何利用各种科学手段有效防范电气火灾的发生，成为当务之急。其中电气火灾监控技术是防范电气火灾发生的有效手段。本文旨在以安科瑞电气火灾监控系统为例介绍电气火灾监控技术的性能和其在工程应用中的注意事项。

    1 电气火灾的成因

    电气火灾的成因主要是电气线路或设备的短路、过负荷、接触电阻大、漏电和开路，按火灾发生在电力系统的位置不同，将电气火灾分为变配电所火灾、电力线路火灾和电气设备火灾。究其具体表现形式，分为突变型故障和渐变型故障，两种故障导致的最后结果都是短路。突变型故障也称为金属性短路故障。传统的过电流电器如断路器或熔断器对于突变型故障，直接动作于脱扣，效果明显；但是对于接触电阻过大、过负荷、漏电等渐变型故障，反应迟缓，演变成突变型故障，以致酿成火灾。

    2 电气火灾监控技术的提出

    电气故障通常是发生在接线端子间或者线路接头处或泄漏电流处，故障表现形式是温度升高或泄漏电流，均为隐形故障，如果不利用一定的技术探测手段，是无法知晓的，故障持续发生直到发展为电气火灾事故。

    通用的电工产品如过流过载保护电器用于执行操作和实施保护，能够防止由线间金属性短路故障和长时间过载发热或接地电弧性短路故障（漏电）引发的电气火灾，但基本上属于被动预防。特别是对于线间端子或线路发热温度缓慢升高，或泄漏电流缓慢增大而引发的金属性短路或过载故障或接地电弧性故障，不能提早有效防范。因为传统的电工保护产品都是在一定的参数下动作的，如果故障电流达不到保护开关的整定值，那么保护开关就不会动作。工程实践中，如果设计、安装错误或粗心大意，导致电工保护产品不匹配或施工质量差，则存在这种电气故障的风险就比较大。而电气火灾监控技术则能够对这种电气故障隐患主动监控、预警。从电工角度看，属于辅助性主动预防安全手段。

    3 电气火灾监控系统的组成及工作原理

    3.1 电气火灾监控系统的含义

    电气火灾监控系统是指当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统。

    3.2 电气火灾监控系统的基本组成

    Acrel-6000电气火灾监控系统由AKH-0.66L系列剩余电流互感器、ARCM-NTC温度传感器、ARCM系列监控探测器和Acrel-6000系列监控设备等构成。系统各设备之间均采用总线（双绞线）进行连接，施工布线简单方便。

    本文主要讨论剩余电流式电气火灾监控系统，也称漏电火灾报警系统。它由Acrel-6000系列监控设备、ARCM系列监控探测器和AKH-0.66L系列剩余电流互感器等构成（如图1所示）。

图1 Acrel-6000/B（壁挂式）电气火灾监控系统

    3.3 剩余电流式电气火灾监控系统的工作原理

    一个电气系统的输入、输出端电流值，当无任何损失时，其流入及流出的相量和为零，也就是无剩余电流；如果这个电气系统有电流泄漏，这个系统的电流相量和就不为零，对外有了泄漏电流，系统中便产生了剩余电流。剩余电流是由AKH-0.66L系列剩余电流互感器检测出的，AKH-0.66L系列剩余电流互感器将信息传送到ARCM系列监控探测器里，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，同时也传送到Acrel-6000系列监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控设备发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警声响，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。

    4　主要表计功能及选型方案

    主要表计功能及选型方案如图2所示。

图2 主要表计功能及选型方案

    5 剩余电流式电气火灾监控系统在工程应用中的注意事项

    5.1 电气火灾监控系统设置的必要性

    随着国家现代化建设的快速发展和人民生活水平的不断提高，用电量大为增加，相应的电气火灾事故的发生率则居高不下，造成的损失也是不可估量的，综合考虑我国发生火灾的趋势，安装电气火灾监控系统是非常迫切和必要的。虽然在国标《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》中，对是否安装电气火灾监控系统是以“宜”安装来表示的。关于“宜”字的把握，规范用词说明指出：表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做。可见“宜”原则上是首先要考虑设置的，没有特殊情况，没有经消防主管部门同意，是不能随便选择取消设置的。

    5.2 剩余电流式电气火灾监控系统不能用漏电报警器和漏电开关替代

    电气火灾监控系统应是叠加在配电系统之上，注重于渐变型故障可能引发电气火灾因素的监测、预警及控制。传统的电气保护装置如断路器、熔断器、漏电开关在突变型故障可能引发的电气火灾控制中，起直接作用。

    剩余电流式电气火灾监控系统是一个联网的整体装置，是一个完整的系统，而不是以往分散设置的单个电气火灾监控探测器或传统漏电开关可以胜任的。《高层民用建筑设计防火规范》条文说明中，也特别强调“这些设备要采用国家消防电子产品质量监督检验中心检测合格的产品，以确保质量安全”，可见并非是使用普通漏电开关就可以的。

    5.3 火灾自动报警系统不能代替剩余电流式电气火灾监控系统

    剩余电流式电气火灾监控系统主要用来监测引起电气火灾的剩余电流这个物理量，以预防为主，用于火灾发生前的监测，主要是避免火灾引起的损失。而火灾自动报警系统主要用于火灾发生后对火灾现场的烟，火焰温度和光辐射等量进行监测，主要是减少火灾引起的损失。也就是说剩余电流式电气火灾监控系统是着重于电气火灾发生前期的隐患先兆预警；而火灾自动报警系统则是着重于火灾已发生的报警及其处理。两个系统各司其职，没有功能交集，因此火灾自动报警系统不能替代剩余电流式电气火灾监控系统。

    5.4 剩余电流保护装置（RCD）的安装

    ARCM系列监控探测器主要安装于建筑、工业等低压配电TN、TT系统。其剩余电流保护功能适用于TN-C-S系统、TN-S系统及局部TT系统，但不适用于TN-C系统（除非将其改成TN-S系统或局部TT系统）。剩余电流保护装置（RCD）在不同的系统接地形式中应正确接线。单相、三相三线和三相四线供电系统中的正确接线方式，如图3所示。

图3 剩余电流保护装置（RCD）的接线方式

    AKH-0.66L系列剩余电流互感器一般设计安装于楼层电源总进线端，ARCM系列监控探测器设计安装于配电箱或控制箱（柜）的箱门上，有利于值班人员观察各种数据信息。系统终端控制台应安装值班室、消防中心，有利于值班人员监督并及时发现隐患。

    AKH-0.66L系列剩余电流互感器可安装在断路器的进线端或出线端。安装时，必须严格区分N线和PE线，N线应通过剩余电流互感器。通过剩余电流互感器的N线不得作为PE线，不得重复接地或接设备外露可接近导体。PE线不得介入电气火灾监控装置。装设了ARCM系列监控探测器的支路，其中性线只能作为本回路的中性线，禁止与其它回路的中性线相连，其它线路或设备也不能借用已采用剩余电流保护装置后的线路或设备的中性线。相线和中性线N穿线时，方向要一致禁止相线或中性线反穿；也禁止相线和中性线在剩余电流互感器上缠绕；也不能只套住PE线。

    安装完毕后应由专业技术人员设定参数符合现场实际要求，同时要进行操作实验，保证剩余电流保护装置的正常运行。

    5.5 剩余电流保护装置的位置设置原则

    电气火灾监控系统应符合《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB13955。为了避免大面积停电，应采用分级保护，即电源端或分支线路上的剩余电流保护装置应与末端的剩余电流保护装置的动作特性应当协调配合，从而实现具有动作选择性的分级保护。

    一般情况下，在电源进线端或分支主回路上，应选用低灵敏度延时型的剩余电流保护装置。而在末端，剩余电流动作值要小于30mA，额定动作时间要小于0.1S，主要用于防人身触电保护。建筑各楼层总进线处可安装一台或若干台探测器，但应根据正常泄漏电流大小，正确设定动作参数。一般总进线处的剩余电流为200mA～500mA。重要负荷：包括消防、安防、应急电源、通道照明线路及不允许断电的场所，根据GB13955的规定，应将探测器设置为报警方式保护；在采集漏电电流、过电流等信号，超过报警值时，只发出声光报警信号，不切断电源，同时将采集的信号通过总线方式，传送到控制中心，可设置手动断电模式，既保证了用电安全，又保证了供电的不间断性。

    6 结 语

    目前电气火灾监控系统的应用已引起国内科研、设计、生产和管理部门的高度重视。为了使电气火灾监控系统能够正常运行，达到火灾前期及时预报警的目的，应严格按照标准执行，在性能设计和工程应用中必须严格把关，避免出现不必要的问题，从而影响系统功能的稳定运行。

    参考文献

    [1] 公安部消防局.中国消防年鉴（2008、2009）.北京：中国人事出版社，2008、2009.

    [2] DB34/T855-2008,《电气火灾监控系统设计、施工及验收规范》

    [3] 安科瑞电气股份有限公司产品选型手册2013.1版.

    作者简介：

    徐霜，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为电气安全<