浅谈剩余电流电气火灾报警系统及其重要性

刘一薇

摘 要：对于建筑电气从业人员来说，能够在建筑工程建设之中尽早监测到着火的可能性，避免火灾的发生，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害，是我们工作的重中之重。而起火原因中因为漏电引起的火灾比例又占到大多数，因此为了避免此类火灾发生，在进行建筑电气设计时，引入了剩余电流火灾报警系统。

关键词：电气火灾；剩余电流

1 引言

火灾是最经常、最普遍的威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。对于建筑电气从业人员来说，能够在建筑工程建设之中尽早监测到着火的可能性，避免火灾的发生，尽可能地減少火灾及其对人类造成的危害，是我们工作的重中之重。而起火原因中因为漏电引起的火灾比例又占到大多数，因此为了避免此类火灾发生，在进行建筑电气设计时，引入了剩余电流火灾报警系统。自从事建筑电气设计工作，遇到多起因漏电引起火灾的工程实例，引起了我对这个课题的重视。所以本文希望通过分析漏电导致火灾的原因、剩余电流火灾报警系统在工程中使用的原理及电气行业引入此系统的依据和重要性，从自身行业的角度找到解决漏电火灾危险的一种办法。

2 漏电火灾产生原因

剩余电流的概念及漏电火灾产生原因：

剩余电流是低压配电线路中各相（含中性线）电流矢量和不为零的电流，即人们常说的漏电电流。三相四线配电线路正常运行时，即使三相负载不平衡，剩余电流只是线路泄露电流，但当某一相发生接地故障时，则检测的三相电流加中性电流的相量和不为零，而等于接地故障电流。

在漏电火灾中绝大部分均为接地故障电弧起火。单相线路接地故障的现象一部分是显露的，如单相断线、导搭接接地体。而其中大部分故障现象是隐蔽的，这是因为导线的绝缘层的绝缘电阻不合格，由于绝缘电阻过大产生剩余电流。在剩余电流集中流入大地点（接地体）便会发生高热，一旦在流入大地点有易燃物，经高温作用便会产生燃烧。导线的剩余电流一般为mA级，线路的过电流保护（过负荷保护和短路保护）无法动作发挥保护作用。

短路的形成一般有两种，一是由导体间直接接触，短路点往往被熔焊的金属短路，另一种则是上述以电弧为通路的电弧性短路。前者短路电流以若干kA计，金属线芯产生高温以至炽热，绝缘被剧烈氧化而自燃，起火危险甚大，但是短路电流能使断路瞬时动作切断电源，火灾往往得以避免。后者因短路电弧长时间延续，而电弧局部温度可高达3000～4000℃，容易烤燃附近可燃物质起火，由于接地故障引起的短路电流较小，不足以使断路器动作跳闸切断电源，所以电弧性短路引起火灾危险远大于金属性短路。

3 剩余电流火灾报警系统

根据之前的论述，接地故障电弧起火引起的火灾是电气火灾主要诱发的原因，为了防止此类火灾的发生引入了剩余电流火灾报警系统。剩余电流火灾报警系统不再是分散设置的单个剩余电流报警器或传统剩余电流开关，应该是一个联网的整体装置，是一个整体的系统。

3.1 剩余电流火灾报警系统的组成

剩余电流火灾报警系统一般由剩余电流传感器、温度传感器、火灾监控模块、剩余电流火灾监控主机及远程声光报警器（或其他可报警设备）组成。

根据建筑功能的界定和人员密集程度，危险等级，实际工程使用情况，报警系统可分为整体式和分体式，分体式则只需要在需要的配电系统箱柜的位置就地装置传感器和显示控制器即可。

剩余电流传感器：探测器的传感器为零序电流互感器，零序电流互感器探测剩余电流的基本原理是基于基尔霍夫电流定律即流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零，即ΣI=0。在测量时，三相线A、B、C与中性线N一起穿过零序电流互感器，通过检测三相的电流矢量和，即零序电流Io，Io=IA+IB+IC。在线路与电气设备正常的情况下（对零序电流保护假定不考虑不平衡电流，无接地故障，且不考虑线路、电器设备正常工作的泄漏电流），理论上各相电流的矢量和等于零，零序电流互感器二次侧绕组无电压信号输出。当发生绝缘下降或接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，二次侧绕组感应电压并输出电压信号，从而测出剩余电流。考虑电气线路的不平衡电流、线路和电气设备正常的泄漏电流，实际的电气线路都存在正常的剩余电流，只有检测到剩余电流达到报警值时才报警。

在不同的接地系统中剩余电流传感器的安装方式不同：

（1）TN-S系统：剩余电流传感器可在全系统中使用，其相线及N线均穿过剩余电流互感器线圈。（2）TN-C系统：剩余电流传感器一般不可在全系统中使用，只能就末端部位采用，其保护线（PE）需在剩余电流传感线圈前端接入。（3）TN-C-S系统：剩余电流传感器一般不可在全系统中使用，只能就末端部位采用，其保护线（PE）需在剩余电流传感线圈前端接入。（4）TT系统：剩余电流传感器可在全系统中使用，其相线及N线均穿过剩余电流互感器线圈。（5）IT系统：剩余电流传感器可在全系统中使用，其相线及N线均穿过剩余电流互感器线圈。

温度传感器：用于测量①线路长期过流温升及高次谐波电流代数和叠加所引起的中性线长期温升，②电动机及大型用电设备的异常温升，③配电箱（柜）的异常温升。

监控模块：剩余电流火灾监控模块和传感器加起来又叫做电气火灾探测器，置于配电箱柜内，为前端设备。用于现场传感器数据采集、存储、处理、显示、报警及确认，并将信号传到主机，同时可就地控制。

剩余电流火灾监控主机：工程中一般将此设备位于消防控制室内，参看其他设计院工程时，也看到将剩余电流火灾报警系统与火灾自动报警系统联络，共成一套火灾报警体系的作法。这种作法将两套火灾报警系统关联，更好的达到监视火灾危险情况的效果。

3.2 设计中的注意事项

（1）电气火灾监控系统的报警信号应设在消防控制室或有人值班的场所；电气火灾监控系统可自成系统，当并入火灾自动报警系统时，应采用独立显示器。

（2）重要线路，包括消防、安防、应急电源、通道照明线路及不容许停电的重要场所，根据GBl39554.6规定，应安装纯报警式剩余电流探测报警器，报警但不切断电源（不控制脱扣），既保证了用电安全又保证了供电的不间断性。

4 在工程中应用的重要性

4.1 现行国家规范中提到剩余电流火灾报警系统的条款

（1）GB50054—2011《低压配电设计规范》中第6.4.1条

（2）GB50016—2014《建筑设计防火规范》中第10.2.7条

（3）《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中第13.12.1条

在2011年发行的新版规范中，特别增加了此章节，在新规范讲座中，规范的编制人也特意强调了剩余电流火灾防护的问题。可见业内对此系统之重视。

4.2 身边工程火灾实例

近几年来，一直在从事厂房设计，接触到许多老旧厂房的改造，火灾事故频发，而且多为漏电火灾。

上个月亲身调研了某老旧厂房起火，现场状况惨不忍睹。经调查起火原因为线路老化导致的漏电火灾。厂房性质为丙类库房，按照现行规范应设置剩余电流火灾报警系统，但是原设计未设置此系统。起火时间为凌晨3点钟，消防控制室并未及时发现火情，火情蔓延非常迅速，到火灾扑灭厂房已因钢筋烧毁变形，厂房屋顶塌陷，所幸未造成人员伤亡，但是为企业带来了巨大的财产损失。

通过此案例可以看出增加漏电火灾报警系统的重要性和必然性。也应该足以引起人们对漏电火灾的重视。

5 结语

在火灾危险性大、人员密集的场合中的重要低压配电回路中对运行状态的电气设备进行量化检测，安装剩余电流火灾报警系统，是防止产生剩余电流火灾的必要措施，对降低我国电气火灾数量有着积极的意义。

目前市面上已经能见到此类产品的推广，但是产品能达到的实际效果和质量，是否真的能够达到人们的预期，实现应有功能，还有待工程中实践的考验。这也同时要求规范出台的同时，国家相关部门对产品质量进行监督。