淺談建筑電氣剩余電流式電氣火災監控系統的應用
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】：在高層建筑中采用的剩余電流式電氣火災監控系統，其特點在于漏電監控方面屬于早期預報警系統，與火災自動報警系統不同的是，電氣火災監控系統可以在火災發生前報警，從而避免損失，而火災自動報警系統只能在確認火災發生后減少損失。
【關鍵詞】：建筑電氣；剩余電流式電氣火災監控系統
0引言
剩余電流式電氣火災監控系統由電氣火災監控裝置、剩余電流式電氣火災監控探測器以及測溫式電氣火災監控探測器等3個基本的設備組成。其中火災監控探測器又由監控探測器和剩余電流互感器(分對插式、閉合式兩種)組成，而測溫式電氣火災監控探測器由監控探測器和測溫傳感器組成。
1原理與應用
1.1設計依據
近年來我國為加強電氣火災防范的監控力度，相繼制訂或修改了相關國家標準規范，為剩余電流式電氣火災監控系統的設計及應用提供了依據，主要包括：①GB50045—95(2005版)《高層民用建筑設計防火規范》第9．5．1條：高層建筑內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統；②GB50016—2006(建筑設計防火規范》第11．2．7條：各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區、醫院、商店、學校等場所宜設置剩余電流動作電氣火災監控系統；③《建筑電氣火災預防要求和檢測方法》有關條文也明確要求“應在電源進線端設置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器”；④GB14287—2OO5(電氣火災監控系統》規定了相應產品要滿足的技術要求；⑤JGJ16—2008《民用建筑電氣設計規范》第13．12篇規定了防火剩余電流動作報警系統設計應滿足的要求。
1.2監控原理
漏電監控報警主要是利用裝在被監控配電線路上的剩余電流互感器檢測線路上的漏電流來實現。剩余電流互感器本質上是一個高靈敏的電流互感器，它能檢測出配電線路上小到幾毫安或十幾毫安的微小漏電流，而漏電流檢測則是依據剩余電流原理來確定的。當配電線路中3條相線和1條零線共同穿過剩余電流互感器的鐵芯線圈時，在正常情況下它們的電流矢量和為零，則互感器的線圈不會感應出任何電流；但當任何一條相線或者零線有一部分電流在互感器之后分流到大地(即漏電)，此時在互感器處它們的電流矢量和就不為零了，而互感器的線圈也就感應出相應的漏電電流，故稱為剩余電流。把檢測到的剩余電流處理后與監控裝置設定值進行比較，一旦達到和超過設定值，與剩余電流互感器連接的電氣火災監控探測器即發出漏電報警，并同時輸出脫扣跳閘信號切斷相應故障線路電源。漏電檢測如圖1。
1.3實施方案
通過在被監控電力配電線路主開關下方安裝剩余電流式電氣火災探測器和剩余電流互感器，并通過信號總線實現與電氣火災監控主機間的信息通訊來實現對電氣火災的監控。根據工程設計的實際需要，監控系統可在整個電力系統的任何一條配電線路上安裝，并承擔對安裝節點以下的相關電氣線路和設備的漏電監控報警，起到脫扣跳閘保護的作用。同時也能根據電力設計的需要而組成二級或多級監控實施保護，并實現在相應線路漏電故障報警時有選擇性地脫扣跳閘保護。
2工程設計中的應用
依據現行國家標準規范，工程設計中剩余電流式電氣火災監控系統的設置應符合下列要求：
(1) 電氣火災監控系統的設置應根據火災自動報警系統保護對象火災危險等級來確定。一個電氣火災報警探測區域不應超過一個防火分區。電氣火災監控設備應設置在消防控制室或有人值班的場所，電氣火災監控系統的導線選擇、線路敷設、供電電源及接地，應與火災自動報警系統要求相同。剩余電流式電氣火災監控系統應僅作用于報警，不宜自動切斷保護對象的供電電源。對規范中規定“宜”設置電氣火災監控系統的建筑物和場所，原則上均應考慮要設計，如有特殊情況，也應經過消防主管部門的認可后方可取消設置。
(2) 電氣火災監控系統探測器的檢測點設景至關重要，如設計得不合理，會造成誤報率很高，嚴重削弱電氣火災監控系統的使用效果。電氣火災監控系統探測器的布點，首先應對建筑物內的防火分區做出合理的布置設計，再依據防火分區布置給電氣火災監控系統劃分出適當的探測區域、保護范圍。剩余電流式電氣火災監控探測器檢測點的設置通常要考慮兩個問題：一是配電回路的自然泄漏電流對測量的影響和自然泄漏電流波動對測量的影響。二是電氣火災易發生的部位。對自然泄漏電流的影響應采取措施盡量抵消，方法一是將檢測點設在負荷側，干線部分的自然泄漏電流對測量沒有影響。方法二是將檢測點設置在電源側，采用下限連續可調的剩余電流式電氣火災監控探測器抵消自然泄漏電流的影響，但這種方法在容量較大線路較長及自然泄漏電流波動較大的配電回路中也不宜采用。還是將檢測點設置在負荷側。從電氣火災發生的部位來看，負荷側發生火災的概率遠大于電源側，在不能兩全的情況下，還是將檢測點設置在負荷側為宜。由于配電線路的分布電容是和線路容量、線路長短、敷設方式、空氣濕度等因素有關，如果自然泄漏電流波動較大，為減少誤報，建議檢測點安裝在配電系統二級開關進線處。
(3) 剩余電流式電氣火災監控系統動作報警值宜為500mA，當回路的自然漏電流較大，500mA不能滿足要求時，宜采用門檻電平連續可調的剩余電流式電氣火災監控探測器或分段報警方式抵消自然泄漏電流流的影響。剩余電流式電氣火災監控系統動作報警值500mA是現行電工委員會IEC標準的規定。在實際工程設計中剩余電流式電氣火災監控系統動作報警值應考慮配電系統及用電設備的正常泄漏電流，動作報警值應不小于正常泄漏電流較大值的2倍，且不大于1000mA。配電系統及用電設備的正常泄漏電流以實測為準。
(4) 剩余電流式電氣火災監控探測器安裝方式根據產品選型和具體工程配電系統的特點一般有以下幾種方式。配電箱內部安裝方式，將剩余電流式電氣火災監控探測器與斷路器配套用導軌形式安裝在配電箱內，這種安裝方式一般適用于新建E程；配電箱外部安裝方式，在配電箱附近設置一個專門安裝剩余電流式電氣火災監控探測器的箱體，將電源通過剩余電流式電氣火災監控探測器后再接人配電箱，這種安裝方式對于新建工程和改造工程均適用；配電柜成套安裝方式，直接在配電柜面板上嵌入剩余電流式電氣火災監控探測器，只考慮在柜內適當位置固定檢測剩余電流的互感器(一般在主斷路器的上端或下端)，無需改動配電柜的內部結構和增加單獨的剩余電流式電氣火災監控探測器安裝箱，這種安裝方式一般適用于新建工程，在設計圖紙中應提出明確要求，由電氣成套廠在面板上預留嵌裝剩余電流式電氣火災監控探測器的安裝孔。
2.1對電氣防火新產品、新技術大力推廣
將電氣防火基礎理念與有關的實用技術在生產企業、科研單位進行推廣研究，從技術層面提升電氣火災預防與控制的效率，尤其應該在人員密集的地方安裝漏電火災報警器，對電氣線路的故障與顯現的異常情況做到及時的掌控，能夠在一時間報警，提升預防電氣火災的效率性。
2.2加強電氣防火檢測服務組織建設
電氣防火檢測對技術性要求較高，從事電氣防火檢測的服務組織其技術能力一定要過關，要具備相關的從業資格。國家應該盡快出臺《建筑電氣火災預防性檢測要求和方法》，為電氣防火檢測行業的健康發展提供指導。
2.3大力舉辦電氣防火宣傳教育培訓
充分發揮各種媒體的宣傳作用，對安全用電常識、電氣火災防控技術進行普及宣傳。選取典型建筑電氣火災案例進行深刻的剖析，提高社會群體的安全用電意識。
2.4嚴格電氣防火管理監督
在建筑設計、驗收、施工、使用等各個環節，以及電氣產品生產、流通階段，相關監督管理部門要切實擔負起自身職責，嚴格電氣防火管理監督。有關電氣防火工作，作為電力管理不部門一定要高度重視，要將其與本行政區域內電力供應和使用的監督管理放置在同等重要的地位進行監督管理。作為電力供應者、電力使用者要以《供用電合同》為指導，行使好自身職責，將電氣防火相關措施落實到實處。建設行政主管部門要把電氣工程的施工、設計、監理納入到建設工程質量管理工作的重要位置，從根源上對建筑電氣火災隱患做好防控。公安消防部門要在行政許可環節加強建筑消防設計驗收、審核、開業前檢查等，對檢察過程中發現的問題及時處理。
3安科瑞電氣火災監控云系統架構和硬件選型
安科瑞電氣推出的電氣火災監控云系統采用自主研發的剩余電流互感器、溫度傳感器和電氣火災探測器、故障電弧探測器和電氣防火限流式保護器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流、剩余電流、故障電弧等）進行不間斷的數據與統計分析，并將發現的各種隱患信息及時推送給學校管理人員，指導學校實現時間的排查和治理，達到潛在電氣火災隱患，實現“防患于未然”的目的。
用戶可以利用PC、、平板電腦等多種終端實現對平臺的訪問，查詢包括系統信息、實時數據、報記錄等在內的各種信息，使用方便。利用該系統為用戶提供的低成本服務，能有提升企業的消防管理和電氣設備水平，防范重大惡性火災財產損失、尤其是重大惡性人員傷亡責任的發生。
本系統的整體結構如圖所示：
3.1硬件配置：
平臺服務器：建議按照我方提供配置標準購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
推薦硬件配置：（如申請阿里云可忽略）
現場硬件配置
方案一：100A以下回路，開口式互感器
方案二：100A以下回路，普通互感器，會增加施工量
方案三：100A以下回路，普通電流互感器，探測器和無線模塊分開，可適用多回路
配置針對1個回路，剩余電流互感器根據現場回路電流大小選擇。
3.2運行條件:
1）瀏覽器運行設備：
臺式電腦，、平板等移動端設備。
2）瀏覽器端運行環境：
Windows系統下使用谷歌、火狐、360（速模式）等瀏覽器訪問。
3.3主要技術指標:
數據上傳頻率：2分鐘
通信方式：RS485、2G/3G/4G
并發訪問量：>=10000
歷史數據存儲：>=3年
4結語
電氣火災監控系統是近幾年出現的新技術，對于它的設計和應用還處在摸索實踐階段，包括產品標準和設計規范都在逐步完善中。做為設計人員，我們應當在工程設計的實際應用中不斷積累經驗，總結教訓，使電氣火災監控系統在防范電氣火災方面充分的發揮出它的作用。
參考文獻:
[1]GB50016—2006建筑設計防火規范[S].
[2]GB50045-95(2005版)．高層民用建筑設計防火規范[S].
[3]廖建海.建筑電氣剩余電流式電氣火災監控系統的應用.建筑理論與設計[J].
[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06版.
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246
