淺談剩余電流火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在上海某工廠的實(shí)際應(yīng)用案例分享

 摘要：電氣火災(zāi)是現(xiàn)代社會(huì)中常見(jiàn)且危害嚴(yán)重的火災(zāi)類型之一。隨著電氣設(shè)備的普及，電氣火災(zāi)的發(fā)生頻率逐年上升，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了巨大威脅。因此，深入探討電氣火災(zāi)的成因以及有效的應(yīng)對(duì)方案具有重要意義。本論文將詳細(xì)分析電氣火災(zāi)的主要成因，并提出相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)對(duì)措施，以期減少火災(zāi)事故的發(fā)生率，提高電氣系統(tǒng)的安全性。介紹分析剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成、設(shè)計(jì)依據(jù)、監(jiān)控原理和實(shí)施方案，并結(jié)合上海市某大廈工程設(shè)計(jì)實(shí)例探討該系統(tǒng)在高層建筑中的設(shè)置要求和應(yīng)用方式，供設(shè)計(jì)人員參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；漏電火災(zāi)；剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)應(yīng)用

1.引言

近年隨著各種復(fù)雜的電力設(shè)備及設(shè)施在高層建筑中的廣泛應(yīng)用，使人們的工作效率及生活質(zhì)量得到了很大的改善和提高。但由于各種原因，電力設(shè)備及設(shè)施在使用中也存在不少問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，有時(shí)甚至可能是災(zāi)難性的。根據(jù)《中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》統(tǒng)計(jì)，因電力設(shè)備及設(shè)施在使用過(guò)程中造成的電氣火災(zāi)占全國(guó)火災(zāi)總數(shù)的近30%，火災(zāi)給人們的生活、生產(chǎn)、生命和財(cái)產(chǎn)造成了相當(dāng)大的損失，而漏電引起的火災(zāi)又是電氣火災(zāi)的主要原因，因此對(duì)漏電火災(zāi)的起因及監(jiān)控進(jìn)行研究具有重要意義。為此本文結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)例對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及其在高層建筑中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

2.漏電火災(zāi)及其成因

2.1漏電火災(zāi)

漏電火災(zāi)是指當(dāng)漏電發(fā)生時(shí)，供電線路漏泄的電流在流入大地途中，遇電阻較大的部位時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部高溫，致使附近的可燃物著火，從而引起火災(zāi)。此外，在漏電故障點(diǎn)產(chǎn)生的漏電火花或電弧，也同樣可以引燃附近的可燃物造成火災(zāi)。

2.2漏電火災(zāi)的成因

（1）電纜和電線的絕緣材料在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生老化，導(dǎo)致其絕緣性能下降。當(dāng)絕緣材料失去應(yīng)有的保護(hù)作用時(shí)，漏電現(xiàn)象便可能發(fā)生。特別是在高溫、潮濕或化學(xué)腐蝕環(huán)境中，絕緣材料的老化速度會(huì)加快，增加漏電風(fēng)險(xiǎn)。

（2）電氣設(shè)備的內(nèi)部故障，如絕緣層破裂、接觸不良等，可能導(dǎo)致漏電。這種設(shè)備故障可能由制造缺陷、使用不當(dāng)或維修不當(dāng)造成。設(shè)備故障通常在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或頻繁開(kāi)關(guān)中逐漸顯現(xiàn)，增加了漏電火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）環(huán)境濕度和溫度對(duì)電氣設(shè)備的影響顯著。在潮濕環(huán)境中，電氣設(shè)備的絕緣性能會(huì)下降，容易導(dǎo)致漏電。此外，環(huán)境中存在的灰塵、化學(xué)物質(zhì)等也可能對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致漏電。

（4）人為因素如不當(dāng)操作、電氣設(shè)備的非法改裝或維修不當(dāng)?shù)?，也?huì)導(dǎo)致漏電現(xiàn)象。例如，用戶在沒(méi)有專業(yè)知識(shí)的情況下自行更換電氣設(shè)備或線路，可能會(huì)造成接線不規(guī)范或絕緣層損壞，增加漏電火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理與應(yīng)用

3.1系統(tǒng)特點(diǎn)

在高層建筑中，保障防火安全的消防電子系統(tǒng)主要由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成，它們分別承擔(dān)不同的任務(wù)且相互獨(dú)立，其關(guān)系和區(qū)別見(jiàn)表1。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器以及測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器等3個(gè)*基本的設(shè)備組成。其中火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器又由監(jiān)控探測(cè)器和剩余電流互感器（分對(duì)插式、閉合式兩種）組成，而測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器由監(jiān)控探測(cè)器和測(cè)溫傳感器組成。

可見(jiàn)，在高層建筑中采用的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于漏電監(jiān)控方面屬于早期預(yù)報(bào)警系統(tǒng)，與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同的是，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可以在火災(zāi)發(fā)生前報(bào)警，從而避免損失，而火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)只能在確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生后減少損失。

3.2設(shè)計(jì)依據(jù)

近年來(lái)我國(guó)為加強(qiáng)電氣火災(zāi)防范的監(jiān)控力度，相繼制訂或修改了相關(guān)第13.12篇規(guī)定了防火剩余電流動(dòng)作報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求。

3.3系統(tǒng)構(gòu)成

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器以及測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器等3個(gè)基本的設(shè)備組成。其中火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器又由監(jiān)控探測(cè)器和剩余電流互感器（分對(duì)插式、閉合式兩種）組成，而測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器由監(jiān)控探測(cè)器和測(cè)溫傳感器組成。

3.4監(jiān)控原理

漏電監(jiān)控報(bào)警主要是利用裝在被監(jiān)控配電線路上的剩余電流互感器檢測(cè)線路上的漏電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。剩余電流互感器本質(zhì)上是一個(gè)高靈敏的電流互感器，它能檢測(cè)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(cè)則是依據(jù)剩余電流原理來(lái)確定的。當(dāng)配電線路中3條相線和1條零線共同穿過(guò)剩余電流互感器的鐵芯線圈時(shí)，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(huì)感應(yīng)出任何電流；但當(dāng)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(shí)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(yīng)出相應(yīng)的漏電電流，故稱為剩余電流。把檢測(cè)到的剩余電流處理后與監(jiān)控裝置設(shè)定值進(jìn)行比較，一旦達(dá)到和超過(guò)設(shè)定值，與剩余電流互感器連接的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器即發(fā)出漏電報(bào)警，并同時(shí)輸出脫扣跳閘信號(hào)切斷相應(yīng)故障線路電源。

3.5實(shí)施方案

通過(guò)在被監(jiān)控電力配電線路主開(kāi)關(guān)下方安裝剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器和剩余電流互感器，并通過(guò)信號(hào)總線實(shí)現(xiàn)與電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)間的信息通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的監(jiān)控，如圖2。

根據(jù)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，監(jiān)控系統(tǒng)可在整個(gè)電力系統(tǒng)的任何一條配電線路上安裝，并承擔(dān)對(duì)安裝節(jié)點(diǎn)以下的相關(guān)電氣線路和設(shè)備的漏電監(jiān)控報(bào)警，起到脫扣跳閘保護(hù)的作用。同時(shí)也能根據(jù)電力設(shè)計(jì)的需要而組成二級(jí)或多級(jí)監(jiān)控實(shí)施保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)在相應(yīng)線路漏電故障報(bào)警時(shí)有選擇性地脫扣跳閘保護(hù)。

4工程設(shè)置與實(shí)例

4.1設(shè)置要求

JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第13.12.3條規(guī)定：采用獨(dú)立型剩余電流動(dòng)作報(bào)警器且點(diǎn)數(shù)較少時(shí)，可自行組成系統(tǒng)亦可采用編碼模塊接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警點(diǎn)位號(hào)在火災(zāi)報(bào)警器上顯示應(yīng)區(qū)別于火災(zāi)探測(cè)器編號(hào)。可見(jiàn)剩余電流動(dòng)作報(bào)警器在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用中應(yīng)獨(dú)立配置，并能自行組成系統(tǒng)或作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)對(duì)電力配電系統(tǒng)因漏電可能引發(fā)的火災(zāi)實(shí)施監(jiān)控報(bào)警。

系統(tǒng)設(shè)置主要要求如下：

①具有預(yù)警功能，能在被監(jiān)控參數(shù)發(fā)生異常但未達(dá)到監(jiān)控報(bào)警值前發(fā)出預(yù)報(bào)警信號(hào)；

②系統(tǒng)設(shè)計(jì)以漏電監(jiān)控保護(hù)為主，而以接觸式測(cè)溫作為輔助手段對(duì)配電線路電纜實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控；

③系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)主要設(shè)置在第1級(jí)大容量配電出線回路上；

④一般采用報(bào)警不脫扣跳閘，只有在需立即切斷電源以保障安全的場(chǎng)所才采用監(jiān)控報(bào)警時(shí)輸出脫扣信號(hào)跳閘，此外對(duì)過(guò)載和溫度的監(jiān)控只作用于報(bào)警，不聯(lián)動(dòng)主開(kāi)關(guān)跳閘；

⑤在低壓配電的2、3級(jí)配電系統(tǒng)中，對(duì)漏電報(bào)警有分級(jí)監(jiān)控要求且要采取自動(dòng)跳閘的保護(hù)對(duì)象，如網(wǎng)吧、KTV等場(chǎng)所，需以不同的脫扣延時(shí)來(lái)獲取自動(dòng)跳閘的選擇性，而上下級(jí)延時(shí)時(shí)階不宜小于0.5s；

⑥系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)少于16點(diǎn)的小規(guī)模工程可不配置獨(dú)立主機(jī)和信號(hào)總線，應(yīng)選用獨(dú)立型剩余電流監(jiān)控探測(cè)器，通過(guò)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的編碼模塊將各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)信號(hào)接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

4.2工程設(shè)計(jì)實(shí)例

筆者負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的上海市某大廈項(xiàng)目，總建筑面積46456m2，地下2層，主要為車庫(kù)、各種機(jī)房、庫(kù)房，地上主樓29層，裙樓9層，主要為會(huì)議室、餐廳、辦公用房等。建筑主體高度116.3m，結(jié)構(gòu)形式為混凝土框架，屬于一類建筑。根據(jù)GB50116-98《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第1點(diǎn)的規(guī)定，本工程應(yīng)設(shè)置防火剩余電流動(dòng)作報(bào)警系統(tǒng)。因此在下列電力線路或設(shè)備處進(jìn)行了監(jiān)控點(diǎn)配置：

①變電所低壓配電重要出線回路；

②樓層和地下車庫(kù)防火分區(qū)照明干線配電箱的進(jìn)線總開(kāi)關(guān)；

③應(yīng)急照明區(qū)域配電箱或樓層干線配電箱的總開(kāi)關(guān)；

④消防水泵、消防風(fēng)機(jī)、消防電梯等重要消防負(fù)荷的電源配電箱總開(kāi)關(guān)；

⑤客梯、空調(diào)、風(fēng)機(jī)等一般電力干線配電箱的總開(kāi)關(guān)；

⑥廚房等火災(zāi)危險(xiǎn)性大的場(chǎng)所配電箱的總開(kāi)關(guān)。

本工程剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)在火災(zāi)時(shí)仍需保持供電的消防設(shè)備、應(yīng)急照明及其它不允許停電的供電線路只設(shè)置作用于報(bào)警不輸出脫扣信號(hào)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。而在同一配電箱柜內(nèi)多路配電干線首端的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)采用了具有多回路監(jiān)控功能的設(shè)備。本系統(tǒng)的多回路監(jiān)控能在一個(gè)共用的監(jiān)控器上實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)配電回路的監(jiān)控參數(shù)顯示、操作、設(shè)定和報(bào)警等功能。本監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)設(shè)置于首層的消防控制室，以獨(dú)立子系統(tǒng)形式通過(guò)RS485通信接口與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)實(shí)現(xiàn)連接。

4.3剩余電流報(bào)警動(dòng)作值的設(shè)置

因監(jiān)控節(jié)點(diǎn)剩余電流報(bào)警動(dòng)作值能否正確選擇關(guān)系到電力線路的可靠運(yùn)行，是監(jiān)控系統(tǒng)能否起到真正預(yù)防電氣火災(zāi)發(fā)生的關(guān)鍵。關(guān)于剩余電流報(bào)警動(dòng)作值的設(shè)置問(wèn)題，目前在業(yè)界的各種學(xué)術(shù)討論會(huì)和相關(guān)技術(shù)文章中有不同提法，普遍認(rèn)為應(yīng)是配電線路和用電設(shè)備正常泄漏電流的2~4倍。JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.7.5條：“選用的剩余電流保護(hù)裝置的額定剩余不動(dòng)作電流，應(yīng)不小于被保護(hù)電氣線路和設(shè)備的正常

運(yùn)行時(shí)泄漏電流*大值的2倍”以及附錄B的第B.6條：“IΔno定義為額定剩余動(dòng)作電流，額定剩余不動(dòng)作電流的優(yōu)先值為0.5IΔno，如采用其他值時(shí)，應(yīng)大于0.5IΔno”的相關(guān)條文來(lái)確定設(shè)置。一般情況下，剩余電流報(bào)警動(dòng)作值宜為500mA，當(dāng)回路的自然漏電流較大而無(wú)法滿足測(cè)量要求時(shí)，宜采用門檻電平連續(xù)可調(diào)的剩余電流動(dòng)作報(bào)警器或分段報(bào)警方式抵消自然泄漏電流的影響。因此，筆者建議剩余電流報(bào)警動(dòng)作值應(yīng)按不小于正常泄漏電流值的4倍來(lái)整定，且不應(yīng)大于1000mA，這樣設(shè)置既可確保剩余電流報(bào)警動(dòng)作的可靠性，又可防止固有剩余電流造成的誤報(bào)警。

5.科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

5.1. 概述

Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，已通過(guò)國(guó)家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的消防電子產(chǎn)品試驗(yàn)認(rèn)證，并且均通過(guò)嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗(yàn)，確保了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運(yùn)行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國(guó)得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號(hào)的采集與監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報(bào)警，當(dāng)必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測(cè)到剩余電流、溫度和故障電弧等超標(biāo)的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，憑借其高靈敏度、智能化和綜合性特點(diǎn)，為電氣火災(zāi)防控提供了可靠的解決方案。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，系統(tǒng)有效提高了電氣設(shè)備的安全性，減少了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)或火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。

5.2. 應(yīng)用場(chǎng)合

（1）商業(yè)建筑

在大型商業(yè)建筑中，如購(gòu)物中心、寫字樓等，安科瑞系統(tǒng)能夠有效監(jiān)控電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，防范電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，確保人員和財(cái)產(chǎn)安全

（2）工業(yè)設(shè)施

在工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所，尤其是涉及高溫高壓電氣設(shè)備的場(chǎng)所，安科瑞系統(tǒng)提供的漏電和溫度監(jiān)測(cè)功能能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，防止因電氣問(wèn)題引發(fā)的火災(zāi)。

（3）數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心對(duì)電氣安全要求極高，安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠提供監(jiān)控和預(yù)警，確保數(shù)據(jù)中心的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）公共建筑

在公共設(shè)施如醫(yī)院、學(xué)校、交通樞紐等場(chǎng)所，安科瑞系統(tǒng)能夠?yàn)殡姎庠O(shè)備提供24小時(shí)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)，減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，提升公共安全。

5.3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4. 系統(tǒng)功能

1）監(jiān)控設(shè)備能接收多臺(tái)探測(cè)器的剩余電流、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警”指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠(yuǎn)程對(duì)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對(duì)于聲音報(bào)警信號(hào)也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動(dòng)消除。

2）當(dāng)被監(jiān)測(cè)回路報(bào)警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報(bào)警消除后，控制輸出繼電器釋放。

3）通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺(tái)探測(cè)器之間發(fā)生通訊故障或探測(cè)器本身發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測(cè)器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。

  4）當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

6.配置方案

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前階段，我國(guó)在住宅建筑電氣火災(zāi)事故調(diào)查中還存在一些不足，需要各個(gè)部門共同努力。本文著重分析了當(dāng)下住宅建筑電氣火災(zāi)調(diào)查存在的問(wèn)題，并提出了一些火災(zāi)預(yù)防建議，希望火調(diào)人員不斷提升自己的業(yè)務(wù)水平和專業(yè)能力，加強(qiáng)責(zé)任意識(shí)，促進(jìn)火災(zāi)的預(yù)防工作發(fā)展。