電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑供配電系統(tǒng)中應(yīng)用的若干問題探討

左超 袁琳

摘 要：本文介紹了本文介紹了電氣火災(zāi)的產(chǎn)生原因、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成、原理以及各個(gè)探測(cè)單元以及其在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的作用。本文提出了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)探測(cè)單元的安裝與應(yīng)用以及系統(tǒng)誤報(bào)警的解決方法，優(yōu)化電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的各個(gè)探測(cè)單元的安裝與使用，從而有效的降低電氣火災(zāi)發(fā)生率。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng);早期預(yù)警;供配電系統(tǒng);探測(cè)單元

中圖分類號(hào)：TU24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）02-0192-03

0 引言

電氣火災(zāi)，是指因電氣設(shè)備、電氣線路發(fā)生電氣故障或違章操作而引發(fā)的火災(zāi)。我國的電氣火災(zāi)發(fā)生率很高，2017年一季度全國共發(fā)生電氣火災(zāi)2.4萬起，占全部火災(zāi)總數(shù)的29.8%，其中在2起重大火災(zāi)，全部為電氣火災(zāi)[1]。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為監(jiān)測(cè)電氣火災(zāi)的早期預(yù)警產(chǎn)品，近年來發(fā)展較為迅速，廣泛應(yīng)用于一般工業(yè)與民用建筑的供配電系統(tǒng)中。筆者通過考察、分析電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的目前在民用與工業(yè)建筑中的應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題主要集中在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的探測(cè)單元經(jīng)常發(fā)生誤報(bào)、漏報(bào)，無法實(shí)現(xiàn)提前火災(zāi)預(yù)警的功能。誤報(bào)和漏報(bào)的產(chǎn)生有很多因素：很多施工方敷設(shè)系統(tǒng)不規(guī)范，未能結(jié)合產(chǎn)品性能和使用規(guī)范對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行安裝;產(chǎn)品的抗電磁干擾能力較低，在安裝環(huán)境中有很多外在因素可能會(huì)影響產(chǎn)品誤報(bào);系統(tǒng)設(shè)計(jì)不規(guī)范導(dǎo)致系統(tǒng)中各個(gè)部分不能按照既定的功能發(fā)揮探測(cè)預(yù)警報(bào)警作用。為了解決以上問題，本文對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑中供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用過程中的若干問題進(jìn)行探討，希望能夠充分發(fā)揮電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑供配電系統(tǒng)中的作用，有效的防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。

1 供配電系統(tǒng)中電氣火災(zāi)產(chǎn)生原因分析

由電氣引發(fā)火災(zāi)的原因有很多，筆者統(tǒng)計(jì)有以下幾種原因：電氣短路、過負(fù)荷、接觸不良、絕緣體破損、漏電、過熱、電氣線路中的諧波電流等。

1.1 電氣短路引發(fā)火災(zāi)

在民用建筑供配電系統(tǒng)中產(chǎn)生短路的原因有很多，主要有導(dǎo)線的老化、電線的絕緣較差、電壓過高導(dǎo)致絕緣被擊穿、接地電弧短路等。當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，供配電系統(tǒng)線路中的電流快速的升高，由焦耳定律可知，電流越大時(shí)間越長，致使導(dǎo)電構(gòu)件的溫度急劇上升。如果溫度達(dá)到可燃物的引燃溫度，即引起燃燒，從而導(dǎo)致火災(zāi)。

1.2 過負(fù)荷引發(fā)火災(zāi)

日常生活中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電氣線路過負(fù)荷的情況，造成造成過負(fù)荷的主要原因有：設(shè)計(jì)或選擇導(dǎo)線截面不當(dāng)，實(shí)際負(fù)載超過了導(dǎo)線的安全載流量;在線路中接入過多或功率過大的電氣設(shè)備，超過了電氣線路的負(fù)載能力;供配電線路在過負(fù)荷情況下工作運(yùn)行，就極有可能引起線路外層的塑料、橡膠或其它絕緣材料起火，進(jìn)而釀成火災(zāi)。

1.3 接觸不良、漏電引發(fā)火災(zāi)

引發(fā)漏電的原因一般是由于用電設(shè)備的插座、開關(guān)的接頭處等處的接觸不良，導(dǎo)致接觸電阻較大，致使在故障點(diǎn)處產(chǎn)生電弧造成松動(dòng)打火，產(chǎn)生電弧或火花，引燃用電設(shè)備周邊的可燃物，引起火災(zāi)。

1.4 散熱不良引發(fā)火災(zāi)

導(dǎo)致設(shè)備散熱不良的原因有很多：電氣設(shè)備的老化、設(shè)備本身質(zhì)量問題或設(shè)計(jì)不合理、使用者違章使用電器設(shè)備、環(huán)境通風(fēng)不好等都能導(dǎo)致設(shè)備散熱不良。用電設(shè)備的長期散熱不良，導(dǎo)致熱量較多的存蓄，當(dāng)?shù)竭_(dá)電氣設(shè)備中可燃燒物的燃點(diǎn)時(shí)就會(huì)引發(fā)火災(zāi)。

1.5 諧波電流引發(fā)火災(zāi)

隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，電氣設(shè)備種類日益增多，電網(wǎng)中的用電設(shè)備較多為非線性負(fù)荷。當(dāng)用電設(shè)備運(yùn)行工作時(shí)，產(chǎn)生的負(fù)荷電流含有多次諧波電流，這些諧波電流進(jìn)入公用電網(wǎng)可引起電源電壓畸變、波形失真、損耗增加，并可使電氣線路中的中性線過載發(fā)熱。由于中性線的較細(xì)，在不平衡電流及諧波電流的作用下，可能使中性線損壞甚至燒斷。對(duì)于單相設(shè)備來說，由于三項(xiàng)負(fù)載的不平衡，引起某項(xiàng)電壓升高，引起電氣設(shè)備的絕緣受損，易使設(shè)備燒壞，進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)。

2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成與原理

2.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)有電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備和電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器組成。由電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器對(duì)由于電氣引起的可能引起火災(zāi)的早期特征進(jìn)行預(yù)警。目前電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器有很多種類，主要有：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、測(cè)量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、絕緣探測(cè)器、限流式電氣火災(zāi)保護(hù)裝置、無電弧開關(guān)等。電氣火災(zāi)系統(tǒng)組成如圖1所示。

2.1.1 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器主要探測(cè)配電線路的剩余電流，當(dāng)剩余電流超過設(shè)定值時(shí)，探測(cè)器可以及時(shí)報(bào)警，可以有效地減少電氣火災(zāi)發(fā)生幾率。

2.1.2 測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器主要用于監(jiān)控配電系統(tǒng)中接頭部位或者用電設(shè)備表面。當(dāng)由于電氣故障而導(dǎo)致接頭部位或者用電設(shè)備表面溫度過高，并且超過探測(cè)器設(shè)置的報(bào)警閾值時(shí)，探測(cè)器發(fā)生報(bào)警信號(hào)，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理。測(cè)溫式探測(cè)器根據(jù)其傳感器特性，分為接觸式和非接觸式。

2.1.3 測(cè)量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

測(cè)量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器可以探測(cè)由于電氣故障引起配電系統(tǒng)中電器元件溫度升高而釋放出的有機(jī)物，在明火發(fā)生前就能及時(shí)報(bào)警，具有很好的火災(zāi)預(yù)警作用，能夠有效地避免火災(zāi)發(fā)生。

2.1.4 故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器主要用于探測(cè)配電線路中由于接觸不良、絕緣破損等引發(fā)電弧性放電，當(dāng)探測(cè)到故障電弧時(shí)，探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，具有很好的預(yù)防電氣火災(zāi)發(fā)生的作用。

2.1.5 限流式電氣火災(zāi)保護(hù)器

限流式電氣火災(zāi)保護(hù)器主要針對(duì)直接帶負(fù)載的末端特定線路產(chǎn)生短路危險(xiǎn)時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)迅速泄放短路產(chǎn)生的能量，并切斷線路，防止火災(zāi)發(fā)生[2]。

2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的原理

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在實(shí)際工程應(yīng)用過程中，當(dāng)電氣設(shè)備的表面溫度、泄露電流、故障電弧、熱解粒子等數(shù)據(jù)指標(biāo)超出電氣設(shè)備正常工作狀態(tài)時(shí)的正常數(shù)據(jù)指標(biāo)，不同類型的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的傳感器探測(cè)采集不同指標(biāo)數(shù)據(jù)信息，并將，并且特征數(shù)據(jù)發(fā)送到探測(cè)器中，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)探測(cè)器利用內(nèi)部程序?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行過濾、放大、A/D轉(zhuǎn)換、分析、判斷、對(duì)比等步驟的處理，換算為最終的探測(cè)值，當(dāng)探測(cè)值超出電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)定值時(shí)，探測(cè)器會(huì)立即發(fā)生聲光報(bào)警訊號(hào)，并將報(bào)警訊號(hào)經(jīng)過信息線傳輸?shù)奖O(jiān)控設(shè)備中。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備接收到報(bào)警信號(hào)后會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分析，探測(cè)器的探測(cè)數(shù)值會(huì)顯示到監(jiān)控設(shè)備上，同時(shí)監(jiān)控設(shè)備會(huì)發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信號(hào)。監(jiān)控設(shè)備會(huì)將火災(zāi)預(yù)警信號(hào)發(fā)送到安裝在值班室中的消防控制室圖形顯示裝置上，值班人員通過消防控制室圖形顯示裝置可以看到發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信號(hào)的探測(cè)器的地址，從而第一時(shí)間聯(lián)系并設(shè)備維修人員前往設(shè)備故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修檢查。另外，隨著城市智慧消防系統(tǒng)的推廣，目前電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)還擁有通信組網(wǎng)功能，能夠?qū)⑵渌綔y(cè)到的相關(guān)火災(zāi)訊息傳遞智慧消防系統(tǒng)平臺(tái)上，使得探測(cè)器報(bào)警信息更方便的被監(jiān)視到。

2.3 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的分級(jí)保護(hù)

在民用建筑供配電系統(tǒng)中，根據(jù)供配電線路中的用電負(fù)載量，低壓配電線路一般采用二級(jí)或三級(jí)保護(hù)。對(duì)于低壓配電級(jí)數(shù)較少而且危險(xiǎn)性較小的部位采用兩級(jí)保護(hù)，對(duì)于低壓配電級(jí)數(shù)較多而且危險(xiǎn)性較大的部位應(yīng)該設(shè)置三級(jí)保護(hù)。目前在三級(jí)保護(hù)方式是建筑中配電線路常用的方式，其分級(jí)保護(hù)方式為：

第一級(jí)保護(hù)的剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在低壓配電室低壓開關(guān)柜的各支路輸出供電線路上;這一級(jí)的防護(hù)最為關(guān)鍵，因?yàn)橹鞴╇娋€路下連接著大量的分支線路，所以當(dāng)探測(cè)到較大的漏電電流時(shí)，不能直接的對(duì)電源進(jìn)行切斷，安裝在第一級(jí)的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的剩余動(dòng)作電流應(yīng)該在為0.5～1A之間，報(bào)警閾值的設(shè)置也應(yīng)為正常泄露電流值的兩倍。

第二級(jí)保護(hù)的剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在配電下一級(jí)的分配電柜（或樓層的分配電箱）各支路輸出供電線路上。這一級(jí)剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的剩余動(dòng)作電流應(yīng)在300～500mA之間。由于該級(jí)電源切斷對(duì)下級(jí)電網(wǎng)中的用電設(shè)備影響較大，這一級(jí)剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器只能用來進(jìn)行探測(cè)警報(bào)工作，不能直接切斷該級(jí)受控點(diǎn)電源。

第三級(jí)保護(hù)的剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在負(fù)載配電箱的輸入或輸出端上。為了防止供電線路故障時(shí)導(dǎo)致使用人員發(fā)生觸電危險(xiǎn)。一般第三級(jí)保護(hù)選擇的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的剩余動(dòng)作電流小于300mA，動(dòng)作時(shí)間低于0.1s，剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器能發(fā)出信號(hào)切斷受控點(diǎn)電源。在實(shí)際工程中，在輸入端時(shí)每路設(shè)置1個(gè)受控點(diǎn)，輸出端上根據(jù)支路數(shù)則要有多個(gè)受控點(diǎn)。將每個(gè)受控點(diǎn)的探測(cè)器的電子地址登記到電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備上，利用電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控供配電系統(tǒng)的整體狀態(tài)。

測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器一般也可設(shè)置三級(jí)保護(hù)的方式進(jìn)行安裝[3]。測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器在配電系統(tǒng)中一般應(yīng)設(shè)置在配電柜中。當(dāng)然，在其他接頭部分也可以使用測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。當(dāng)探測(cè)溫度高于報(bào)警閾值時(shí)，可直接報(bào)警并且切斷用電設(shè)備電源。測(cè)量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器可以將其設(shè)置在各類電氣柜，也可以將其設(shè)置在電纜廊道內(nèi)。故障電弧探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在末端配電盤進(jìn)線處。一旦該部分線路和線路內(nèi)的用電設(shè)備發(fā)生電弧性放電，該探測(cè)器均能及時(shí)探測(cè)到，提醒人們及時(shí)處理。限流式電氣火災(zāi)保護(hù)器的保護(hù)對(duì)象特征，可將其設(shè)置在末端配電盤進(jìn)線或出線處。限流式電氣火災(zāi)保護(hù)器主要針對(duì)直接帶負(fù)載的末端特定線路產(chǎn)生短路危險(xiǎn)時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)迅速泄放短路產(chǎn)生的能量，并切斷線路，防止火災(zāi)發(fā)生。

3 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器誤報(bào)警原因分析

在電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器安裝環(huán)境中，有很多因素導(dǎo)致系統(tǒng)誤報(bào)警，導(dǎo)致系統(tǒng)誤報(bào)警的原因有很多;主要原因有：（1）建筑配電系統(tǒng)施工不規(guī)范。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，探測(cè)器誤報(bào)往往是由于在施工過程中配電系統(tǒng)中接線錯(cuò)誤。（2）系統(tǒng)中產(chǎn)品功能不完善。由于供電系統(tǒng)中的設(shè)備啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生容性或感性電流，而剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器未能將其過濾掉，時(shí)探測(cè)器探測(cè)到的剩余電流就可能達(dá)到報(bào)警值，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。很多時(shí)候施工現(xiàn)場(chǎng)中的電氣火災(zāi)探測(cè)器產(chǎn)品都是未經(jīng)過國家級(jí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，同時(shí)未獲得CCC證書的產(chǎn)品。產(chǎn)品從設(shè)計(jì)上就存在缺陷，不能抗適用場(chǎng)所中的磁場(chǎng)干擾，導(dǎo)致誤報(bào)警。（3）產(chǎn)品安裝有誤、使用不當(dāng)?，F(xiàn)場(chǎng)施工安裝時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員未能將剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器安裝在合適的位置，可能會(huì)引起探測(cè)器的誤報(bào)警。同時(shí)如果探測(cè)器安裝在密集的高低壓配電柜、大型網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等電力設(shè)備附近時(shí)，由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的電磁場(chǎng)，此時(shí)對(duì)剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器抗擾能力有較強(qiáng)的要求。一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，采用濾波電容以及在軟件程序中加入濾波程序。探測(cè)器與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用屏蔽雙絞線進(jìn)行連接，可以有效的抗強(qiáng)磁干擾，很多時(shí)候施工單位往往忽略這點(diǎn)。由于施工單位的安裝不當(dāng)，導(dǎo)致剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器誤報(bào)警的例子比比皆是。（4）筆者經(jīng)考察，在電梯間安裝的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，往往在電梯啟動(dòng)時(shí)頻頻發(fā)生報(bào)警信號(hào)。變頻負(fù)載是引起剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器誤報(bào)警的一個(gè)主要原因。電梯是配電系統(tǒng)中的主要變頻負(fù)載，在電梯控制領(lǐng)域普遍采用變壓變頻控制方式（VVVF），該控制方式會(huì)對(duì)電梯的配電線路產(chǎn)生高頻漏電干擾電流，引起剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的誤報(bào)警[4]。為了解決以上問題，作為消防產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，還需要加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品的科技投入，提高探測(cè)器的穩(wěn)定性和可靠性，充分發(fā)揮其在電氣防火中的作用。

4 結(jié)語

電氣火災(zāi)隱患整治與電氣火災(zāi)防控，是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，需要根據(jù)其產(chǎn)生的原因而采取針對(duì)性的措施。設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是諸多措施中一個(gè)比較重要的措施。正確認(rèn)識(shí)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，正確使用該系統(tǒng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多電氣火災(zāi)隱患，有效減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。電氣火災(zāi)防控是需要全社會(huì)不同行業(yè)分工協(xié)作、共同參與治理的系統(tǒng)性工程。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)只是其中一項(xiàng)快速有效、投入不大、容易實(shí)施的技術(shù)手段。隨著科技的進(jìn)步，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能也越來越完善，探測(cè)器的精確度也越來越高。我國目前也逐年的增加對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的科技投入。在不久的將來，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)進(jìn)一步完善，為我國消防事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

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