防火漏电报警监控装置在民用建筑配电系统的应用

嵇建萍

摘要：近年来电气火灾事故居高不下，有关专家积极呼吁尽快采取有效的技术防范措施，遏制电气火灾的上升势头，政府有关部门也非常重视，全国各省市相继制订或修改了有关标准规范，要求在建筑中设置防火漏电报警系统。《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005版）局部修订条文 9.5.1 条“防火漏电报警系统”有关内容，其中提出了“高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置防火漏电报警系统”。国家即将颁布实施的新版防火设计规范将提出具体较高的设置要求。

关键词：火灾；漏电；报警器

前言

根据《中国火灾统计年鉴》，我国电气引发的火灾事故逐年剧增，已成为火灾发生的主要原因之一，并在所有火灾起因中居首位。电气火灾占全国火灾总数的比例由20世纪80年代初的10%上升到现在的近50%，造成人身伤亡的数字也十分惊人。2010年全国由于电气火灾事故造成的直接经济损失高达521.7亿元以上，所以加大电气防火的力度势在必行。

1、电气火灾的原因

当电气线路和电气设备的绝缘受到损伤而导致接地故障，主要是指相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，包括相线与大地、PE 线、PEN 线、配电和用电设备的金属外壳、敷线钢管、桥架线槽、建筑物金属构件、上下水和采暖、通风等管道以及金属屋面、水面等之间的短路。当发生接地短路时在接地故障持续的时间内，与它有关联的电气设备和管道的外露可导电部分对地和装置外的可导电部分间存在故障电压。此电压可使人身遭受电击，也可能因对地的电弧或火花引起特定场所火灾或爆炸。

电气短路主要包括金屬性短路和接地电弧性短路两种：金属性短路是由导体间直接接触，如相与相之间、相与 N 线之间短路，其短路电流大，短路点往往被高温熔焊，金属线芯产生高温以至炽热，绝缘被剧烈氧化而自燃，火灾危险甚大，但金属性短路产生的大短路电流能使断路器瞬时动作切断电源，火灾往往得以避免；接地电弧性短路是因短路电流受阻抗影响，电弧长时间延续，而电弧引起的局部温度可高达2000℃以上，足以引燃附近可燃物质引起火灾。另外不论是 TN 系统还是 TT 系统，接地故障回路的阻抗都大于带电导体短路回路的阻抗，这也是形成接地电弧性短路的一个重要原因。而在低压电气线路上加装防火漏电报警是一种行之有效的防范措施。通过防火漏电报警系统，能够实时、准确地监控电气线路的以上故障和异常状态，提早预警发现电气火灾的隐患，及时报警提醒人员去消除这些隐患，避免火灾给国家经济和人民生命财产造成巨大损失，把电气引发火灾消灭在萌芽状态。

2、火灾监控探测器具体设计安装位置

由于《高层民用建筑设计防火规范》是建筑设计规范，而不是电气火灾报警系统产品检验标准，更不是电气火灾报警系统设计、施工验收规范，因此条文要求比较粗，要求较低，造成目前电气火灾报警系统设计、施工、验收没有明确标准，势必影响到电气火灾报警系统工程的顺利施工和运行，影响其电气火灾报警系统功能的正常发挥。

2.1根据国标《电气火灾监控动作保护装置的安装和运行》的GB13955一2005规定中，关于分级保护的规定，安装电气火灾监控火灾监控装置时，应对建筑物内防火区域作出合理的分布设计，确定适当的保护范围、预定的电气火灾监控动作值和动作时间，并应满足分级保护的动作特性要求，缩小故障切断电源时引起的停电范围。因此，设计时首先应对控制配电系统的相关参数有一个比较清楚的了解，把握控制配电线路的关联性，通盘掌握建筑内各电气设备的分布情况，确定配电设备（配电箱、盘、柜）的位置，把火灾监控探测器分配到相应的配电设备上，根据实际情况，如：整定电流、正常泄露电流的估算、确定火灾监控探测器的数量配置。为避免重复设置，分配原则如下：根据建筑用电负荷和线路具体情况，确定采用两级或三级保护模式；一般所有的两级开关处都要安装火灾监控探测器；三级处开关是否安装应根据负荷实际情况和建筑用途、火灾危险性等实际情况确定。在确定了火灾监控探测器安装位置后，应以总线方式设计、布线，总线制为四芯或二总线，应为形成独立的系统总线，四芯或二总线总线经总线制传送仪数据转换成RS232 串口，与终端控制台（漏电报警系统主机）构成的电气火灾报警系统。总线制传送仪和终端控制台（漏电报警系统主机）应安装在消防中心或值班室。

2.2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重要场所，根据GB139554.6 规定，应安装报警式的火灾监控探测器，具有采集漏电电流、过电流、线缆温度等信号，超过设定值时，只发出声光报警信号，但不切断电源，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。

2.3设计中必须注意分级保护、避免大范围停 电的原则为防止电气火灾，GB 1 3955一 2005 强调采用分级保护时，电源端或分支线路上的电气火灾监控保护装置应与末端的电气火灾监控保护装置的动作特性应当协调配合，实现具有动作选择性的分级保护，避免大面积停电。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电气火灾监控保护装置。而在末端，一般漏电动作电流Ivn ≤30m A，一般漏电动作电流Tn <0.15s，主要用于防人身触电保护，与电气火灾报警系统是互补关系。

建筑各楼层总进线处可安装一台或若干台火灾监控探测器，但应根据正常泄漏电流大小，正确并选择参数适合的火灾监控探测器。按相关设计规范要求，一般总进线处的电气火灾漏电监控整定电流定为 300～ 500 m A，其它级配电箱均为300A。此处笔者认为相关规范确定范围偏窄，应考虑工程规模、配电级数延时配合因素，宜放大100～1000mA，甚至更宽，以引导设备技术的发展。对接地困难、成本较高工程项目，笔者建议开展配电系统漏电保护电流与接地电阻值的对应关系研究，希望国家相关科研机构着手进行。

3、火灾监控探测器的安装方式

根据火灾监控探测器产品的选型和工程配电系统特点，一般有以下几种设计方式：

3. 1 配电箱或控制箱内部形式的安装设计

一般用于新工程在楼层设有专门楼层配电箱或控制箱。火灾监控探测器直接安装在配电箱或控制箱内部适当位置。

3. 2 配电箱或控制箱（柜）外部形式的安装设计

火灾监控探测器单独做成一个箱体，将总电源通过火灾监控探测器，电源再接入配电箱或控制箱。对于改扩建工程（目前此类项目较多，营业类公共建筑改造尤为必要）的应用，火灾监控探测器只需将电源先引入漏电报警开关装置后再接入配电箱或控制箱。专门安装漏电控制器的防火监控箱设在配电箱或控制箱附近。改造工程建议采用矩型的漏电互感器，可以尽量不触动原来配电箱（柜）的内部导线和器件布置。

3. 3 配电柜成套形式的安装设计

直接在配电箱或控制箱面板上嵌入漏电控制器，只考虑在柜 内适当位置固定电流互感器（一般在主空开上端或下端），不改动配电柜内部结构，不需增加单独的漏电控制器安装箱，即美观、又不占空间。应在设计中明确提出要求，在施工图会审完毕，由配电柜成套厂考虑预留面板上嵌装电气火灾探测器的開孔尺寸。

4、电气火灾报赞系统安装中应注意的事项

4.1 电气火灾报警系统施工主体单位

根据上述电气火灾报警系统的特点，电气火灾报警系统具有很高的独立性，但与配电系统密不可分，纳入强电系统施工比较便于协调配合。反之，实践证明，归入消防报警系统施工单位施工，则容易扯皮，协调配合困难，加上其对控制柜使用不熟悉，对强电导线连接、安装位置等比较陌生，施工质量难以保证。

4.2 电气火灾报警系统的施工要求

国家标准《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB13955 第6 部分“电气火灾监控保护装置的安装”明确指出：“ 电气火灾监控保护装置安装应充分考虑供电方式、供电电压、系统接地形式及保护方式。电气火灾监控保护装置的形式、额定电压、额定电流、短路分断能力、额定剩余动作电流、分断时间应满足被保护线路和电气设备的要求，在不同的系统接地形式中应正确接线”。

5.总结

虽然国家及地方规范对其提出了更高要求，但漏电火灾报警系统仍处于起步阶段，现有市场上产品或多或少存在一些与规范、设计、使用过程中不相适应等问题，但随着技术的不断进步，笔者认为这些问题会得到很快的解决，更好地为国家和人民的生命财产安全保驾护航。所以采用火灾自动报警系统联网运行，实现报警和控制功能，将成为漏电防火发展的必然趋势。