電氣火災監控系統應用分析

劉 瀟 / 張 強 / 張 敏

(1.山東同圓設計集團有限公司， 山東 濟南 250101；2.山東魯光信息工程有限公司， 山東 濟南 250101)

隨著經濟的發展，我國工業以及家庭用電隨之增加，各種電氣設備也隨著增多，給人們日常生活帶來了極大的便利。但是目前漏電火災報警系統的實際應用并不完善，仍存在許多安全隱患，直接影響了人們的人身安全，并為社會和個人帶來了嚴重的經濟損失。

1 電氣火災起因

造成電氣火災的原因來自多個方面，如絕緣體的老化、電源短路、接地故障等，都可能導致電氣火災的發生，但最主要的一個原因就是電源短路。然而在大多數電源短路的情況中，由于漸變性故障導致的短路是主要問題。這種電氣火災主要是由于在非正常情況下發生漏電，通常很難檢測出來，這種情況稱為隱蔽性故障。對于這種隱蔽性故障，需要有專門的檢測裝置，通過對周圍介質或對絕緣體表面的電流監控達到對電氣火災監控預警的作用，從而達到防患于未然的目的。

2 影響電氣火災控制難度的主要因素

1)客觀因素

導致電氣火災發生有很多客觀因素，如電氣火災可能發生在配電系統的任一個環節、電纜故障及負載電器使用壽命的限制等。

2)主觀因素

人們對于電氣火災的認識不到位導致管理強度與認識的缺陷以及對配電系統不規范的檢修及操作，進一步增加了電氣火災發生的不確定性。

3)國家政策因素

國家出版的規范性文件對這方面的必要技術沒有做充分的推廣。如《火災自動報警規范》(GB 50116-98)中沒有明確提出關于電氣火災的預防及監測。《高層民用建筑設計防火規范》(GB 50045-2005)只提到對剩余電流的監測。

4)缺乏強制性因素

目前市場及科研院所已經研發出了針對電氣火災的監控系統，經過大量的實驗與安裝實踐，證明其在預防電氣火災上發揮著重要作用。但國家及地方相關部門缺乏對工程開發單位的強制性監督，使得工程開發單位為了節省成本只是在設計圖紙中表現出電氣火災監控系統或只對部分電氣系統進行電氣火災監控系統的應用。

3 電氣火災監控系統與漏電火災報警系統比較分析

這兩種系統的功能很相似，都是針對建筑物內配電系統的電氣火災。它們的共同之處為都為加密串接地故障產生的剩余電流。當剩余電流超過最大限制的報警值時，報警器就會報警以提醒管理人員要馬上處理，避免引起火災。而漏電火災報警系統與電氣火災監控系統的不同之處就在于電氣火災系統增加了對電纜溫度的檢測功能。

1)漏電火災報警系統

該系統是我國首先使用的防范電氣火災的產品，主要是對電弧性接地故障引發的電氣火災進行防范，其產品大致可以分為兩類：

圖1 高壓開關柜的溫度場測量系統

(1)獨立式探測器：產品本身具有可以獨立完成漏電電流檢測以及超限報警的功能，具有聲光報警的功能以及輸出一對常見的閉接點。

(2)非獨立式探測器：這個系統本身并不能獨立完成漏電的檢測和極限報警，必須通過監控設備相互合作來完成。其中探測器包含兩種形式，第一種是剩余電流互感器與接口模塊的結合，第二種是獨立漏電火災報警器與接口模塊的結合。

以上描述的系統適合使用在環境潮濕、布線環境相對較差和需要防范電弧接地故障的場所。

2)電氣火災監控系統

該系統是由非獨立剩余電流互感器、接口模塊以及電氣火災監控設備等部件組成。電氣火災監控系統的主要功能是漏電檢測以及配電回路電纜溫升檢測。

目前，常用的檢測原件是Pt100的鉑熱電阻或者雙金屬溫度計。主要粘貼于配電系統的第二級開關的接線端處，或當配電系統的第一級與第二級開關之間的距離比較短時，可以粘貼在第一級開關接線端處。因為斷路器與電纜連接處的接觸電阻最大，在線路中有過高負荷時，此處的溫度是最高的，最容易導致火災的發生。

顯然在電氣火災防范方面，電氣火災監控系統具有非常良好的監控功能，因為由于過負載造成的火災發生率要遠遠高于電弧性接地故障而引起的火災發生率，電弧性接地故障引發火災的發生率不到總電氣火災的百分之三，而過負載造成的電氣火災要占百分之六十多。由此可見該系統適用性要遠遠高于漏電火災報警系統。

4 電氣火災監控系統的應用

目前電氣火災監控系統在大型項目中已經開始設計和應用，根據工程的性質和特點，應用也不盡相同。如在山東某大型金融建筑群項目中，設計人員把基于光纖的電氣火災系統進行了應用，取得了良好的效果。該系統由分布式光纖電纜測溫系統、光纖光柵剩余電流檢測系統、光纖光柵配電柜溫度監測系統等子系統組成。其中對整個系統的高壓部分和低壓部分進行了全面的監測。如圖1、圖2和圖3所示。

圖2 配電安全監測網絡

5 剩余電流的檢測點設置

1)對自然泄漏電流的影響應采取措施進行補償

(1)把檢測點設置在負荷的旁邊，干線部分的自然漏電不會對測量產生影響。

(2)將檢測點設置在電源的旁邊，采用調整的剩余電流報警器的下限來與自然漏電相抵消，使之檢測不受到影響。但是這種方法不適用于大容量、線路長以及自然漏電較大的配電回路。

從電氣火災的發生位置來看，負載側發生火災的幾率遠遠超過了電源側。因此在不能達到兩全其美的情況下，將監測點安置在負荷側更為合理。建議檢測點安裝在配電系統第二級樓層配電箱位置處，假如將檢測點安置在第三級開關處，監測點的數量將會大大增加，會增加資金投入。

圖3 配電箱光纖光柵火災監控示意圖

2)設置部位

在電氣火災監控系統中，監控點的設置是非常重要的。如果安置的不合理，會導致監控效果不明顯，監控效率下降。通常監測點的設置要考慮兩點：一是配電回路的自然泄漏電流對測量的影響和自然泄漏電流波動對測量的影響；另一點是電氣火災最有可能發生的部位。

另外，無論是電氣火災監控系統還是漏電火災報警系統，它們的導線選擇、線路敷設、接地等的要求都應與自動報警系統的要求相同。

6 結束語

人們對于電氣火災發生原因的認識已經由過去單純的短路轉變為各種客觀及主觀因素。但真正把電氣火災監控系統合理運用到工程項目中還有很長的一段路要走，其中包括相關法律法規及規范的出臺，相關先進監測方法的研究等。

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