崔玉軍1  徐玉山2  裴善勇3

（1.中國中輕國際工程有限公司  北京100026）

（2.機械工業部第一設計研究院 安徽 233017）

（3.安科瑞電氣股份有限公司  上海 201801）

摘要： 近年來電氣火災居高不下，電氣火災監控系統已經逐漸成為建筑消防電氣設計中必須考慮的重要部分。本文概述了電氣火災監控系統的組成及原理，并結合工程設計實例給出相關的系統結構方案。最后針對剩余電流式電氣火災監控探測器在項目應用中應注意的問題進行了探討。

關鍵字：電氣火災；監控系統；監控探測器；ARCM；設計

 1 引言

      隨著我們國家愛國民經濟的發展和人民生活水平的日益提高，我國在工業用電以及家庭用電方面逐年增加，以2010年為例我國全社會用電量達到41923億kWh，同比增長14.56%。各種電氣設備不斷增加并已應用普及到社會的各個領域，在給人們的生活生產帶來極大便利的同時也留下了更多的安全隱患。據2008-2010年度《中國消防年鑒》統計，2007-2009年我國共發生火災429738起，其中電氣火災125947起占火災總數的29.3%，為引發火災的最主要原因。多年來一直占據首位，居高不下，造成了巨大的財產損失。為遏制電氣火災發生，有關部門相繼制定、修改了相關國家標準規范，強調了電氣火災監控系統在防止因接地故障而引起的電氣火災的防護作用。例如《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045-2005）第9.5.1條，《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）第11.2.7條中都規定了宜設置電氣火災監控系統的場所。在《電氣火災監控系統》（GB 14287-2005）中規定了電氣火災監控系統的組成及設計要求。

2 電氣火災原因淺析

     電氣火災發生的原因很多，短路、絕緣老化、過流、接地故障、接觸不良、家電或電熱設備引燃可燃物等等。從本質上講，在所有電氣火災起因中最終都是引起短路造成的，而短路火災中90%是由于漸變型故障引起的短路。漸變型故障是有發展過程的，在這個過程中所表現出的能力釋放，直接地表現為溫度或電弧，實質上是漏電流增大。過流負荷、接觸不良、家電或電熱設備等這些故障的發展過程中，同樣也伴隨著漏電電流的增加。因為漏電電流比較小，常不足以使過流保護設備（斷路器、熔斷器）動作，幾百毫安的漏電電弧產生的局部高溫達2000℃以上，足以引燃周圍的可燃物發生火災，其隱蔽性常常最終導致火災的發生。

     這類電氣火災的引發是由于非正常的的漏電流（即使是很小的值）所引發的，為隱蔽性故障，如果不利用一定的技術探測手段是無法知曉的，故障的持續發生最終可能會導致電氣火災事故。故需要有專門檢測線路中剩余電流（又稱泄露電流或漏電流）的裝置，用來測量在無施加電壓的情況下，電氣中帶相互絕緣的金屬零件之間,或帶電零件與接地零件之間,通過其周圍介質或絕緣表面所形成的電流，從而實現該類電氣火災的提前預警，達到消除火災隱患的目的。

3 電氣火災監控系統

     電氣火災監控系統是指當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統。電氣火災監控系統是一種電氣火災預防的手段，是作用于電氣火災發生前的一種實時監控系統，與作用于火災發生后的“火災自動報警系統”在承擔任務、功能和采取的技術手段等方面均是不同的，兩者不能混淆和取代。

     “ARCM”電氣火災監控系統是由上海安科瑞電氣股份有限公司自主研發和生產的，包括Acrel-6000電氣火災監控系統軟件及ARCM系列電氣火災監控探測器組成。它是一種應用于民用建筑和工業建筑雙重領域的新一代電氣火災監控產品，具有超早期、高智能、小型化、多功能、高可靠性、簡單實用等特點。該裝置是結合多年來該公司在國內外工業領域及民用建筑領域得系統集成項目中所積累下的大量寶貴經驗研制而成的。該監控設備采用工業計算機進行設計研制，具有良好的可靠性，同時優化了人機交互功能，使整個系統易于安裝、調試及維護，主機采用總線制數據傳輸方式，配接剩余電流式電氣火災監控探測器，組成大容量電氣火災監控系統，適用于高層建筑和各種工業場所的早期電氣火災實時監控及預防。

3．1監控系統基本原理

     電氣火災監控系統是集監測、報警、控制、集中管理于一體，總線上一般接監控探測器或監控單元，與主機進行通訊，傳送全部數據采集信息。主機采集接收的數據，監測被探測電氣線路三相電流、剩余電流、溫度、電壓等參數的變化，以及反饋當前回路狀態等信息。當被測線路發生異常時，電氣火災監控探測器通過互感器、溫度傳感器等工具采集信號并處理，當監測值超過設定閾值并且達到觸發時間時發出報警信號，同時將報警信號上傳至監控設備中，經進一步識別判定，監控主機發出火災報警信號，報警指示燈亮，報警聲音帶卡，并在顯示屏上提示報警信息，指定報警位置，值班人員迅速進行檢查處理，將報警信息發送至集中控制臺，同時也可由值班人員通過監控設備控制切斷故障回路電源，聯動其他消防設備，從而達到預防電氣火災的發生。

3．2監控系統基本組成

    《電氣火災監控系統》（GB14287）中給出了電氣火災監控系統相關的定義及基本組成。電氣火災監控系統是當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統，它由電氣火災監控設備、電氣火災監控探測器組成。

    安科瑞電氣股份有限公司生產研發的電氣火災監控系統主要包括：Acrel6000電氣火災監控設備和ARCM系列電氣火災監控探測器兩大部分組成。根據工程項目的大小不同，給出了適用于各類不同的系統解決方案，以達到更優、更好的目標。一般我們分為：小型單體建筑；大型單體建筑；大型群體建筑。圖1中給出了各類型項目的基本系統結構圖。

    以上海市軌道交通11號線某站地塊電氣火災監控系統為例，該項目共5個區，分布了196只ARCM200剩余電流式電氣火災探測器，通過RS485總線與2臺監控設備通訊（1個4口、1個16口），結合監控中心值班室組成火災監控系統（圖2），采用了Acrel-6000系統組態軟件，具有集中調度、控制、保護、監視、顯示等功能，集用電安全管理、分析、記錄于一體智能化優點，可大大降低應用場合的電氣火災發生率。

 

 圖2 系統拓撲圖

3．3基本功能及特點

    Acrel-6000電氣火災監控系統是用于接收剩余電流式電氣火災探測器等現場設備信號，以實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制、管理的運行于計算機的工業級硬件/軟件系統。它主要包括以下六個功能：監控報警；故障報警；控制輸出；自檢；報警記錄；操作分級。監控報警功能主要包括：被監控回路開關的實時狀態；故障信號指示；聯動輸入；≤30s的監控報警響應時間；監控報警聲信號指示及操作。故障報警功能包括：監控設備與探測器之間的連接線斷路、短路故障監測；監控設備主電源欠壓（≤80%主電源電壓）或過壓（≥110%主電源電壓）監測。控制輸出功能包括：對個別或全部被監控單元的分閘、合閘進行遙控操作；報警控制輸出；脫扣控制輸出。自檢功能包括：通信線路的斷路、短路檢查；手動檢查或系統自檢。報警記錄功能包括：報警、故障事件類型、發生時間記錄；根據記錄日期、故障類型等條件查詢；報警記錄查詢及打印功能。操作分級包括：日常值班人員，可進入軟件界面查看實時監測情況、消除報警聲音和查詢報警記錄；監控操作人員，可操作除針對系統本身的信息維護外的其他操作；系統管理人員，可操作系統的任何一個功能模塊。

4 注意事項

4．1適用電氣火災監控系統配電系統的保護接地形式

1） 配電系統的接地形式

     TN系統的定義：電力系統有一點接地，電氣裝置的外露可接導體通過保護線與該地點相連接。

TN系統可分為：TN-S系統，整個系統的中性線（N線）和保護線（PE線）是分開的；TN-C系統，整個系統的中性線和保護線是合一的；TN-C-S系統，系統中有一部分的中性線和保護線是合一的。

TT系統的定義：電力系統中有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分通過保護接地線與電力系統接地點無關。

4．2 剩余電流互感器的安裝

1）剩余電流互感器穿線

    剩余電流互感器在穿線前應分清電網中的相線，N線以及PE線。相線和N線必須一同穿過剩余電流互感器，PE線不能穿過互感器。在系統中，如果N線未與相線一起穿過互感器，一旦三相負載不平衡，N線將有電流流過，探測器檢測到電流信號，即發生誤動作。不同回路間的N線不得多點相連或重復接地，否則會造成誤動作，在系統試運行時出現漏電流值過大而出現報警，很大一部分均是由此類情況造成。如果PE線同N線及相線一起穿過互感器，也會造成監控探測器的拒動作或誤動作。

    也并非所有的剩余電流監測都需要將相線穿入互感器內，TN-S系統的總剩余電流監測方法就可排除在外，它可只穿一根電纜線通過剩余電流互感器。這個方法的優勢在于：可以選用小型的剩余電流互感器提高測量精度；后期如果互感器出現故障時，維護方便。具體接線示意圖如圖3。

圖3 TN-S系統總剩余電流接線方法

5 結束語

    隨著我國經濟社會的發展，電氣安全越來越受到大家的關注，人們也逐漸認識到電氣火災監控系統在早期預防電氣火災的發生具有非常重要的作用。早期國家出臺相關的技術標準來規范電氣火災監控系統的設計和施工，導致目前這一行業比較混亂，系統的效果也并未達到預期的目的。目前該類產品被證實列入第二批實施強制性產品認證的消防產品，將于2013年1月1日起納入國家CCC認證產品，由此可見國家相關部門規范此類產品質量和市場的信心。

 文章來源于：《智能建筑電氣技術》2012年4期。

參考文獻

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5. 周中.智能電網用戶端電力監控與電能管理系統產品選型及解決方案.北京：機械工業出版社，2011.
6. 中華人民共和國公安部消防局.中國消防年鑒（2010）【M】.北京：中國人事出版社，2010.

作者介紹：吳海英 主要研究方向為電氣火災安全，手機15000539641 QQ :2880157856

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