浅谈剩余电流式电气火灾监控探测器及其应用

低压电器 ( 2009 № 4)现代建筑电气篇 ? 电气安全 ?孟 建 国 ( 1964 — ) ,男 ,研究员 ,注册电气工 程 师 , 研 究 方向为建筑电气 。浅谈剩余电流式电气火灾监控探测器及其应用孟建国 1 , 陶 明 2(1. 山东省济宁市建筑设计研究院 , 山东 济宁 212000;2. 沈阳斯沃电器有限公司 , 辽宁 沈阳 110036 )摘 要 : 对电气火灾的产生原因进行了分析 ,列出了电气火灾监控防范的相关标准 。 简述了电气火灾监控系统的组成 、 设置原则以及设计方法 。建议电气火灾监控系统设计与应用应充分考虑低压配电系统的特性 。 并分析了电气火灾监控系统应用中应注意的问题 。关键词 : 剩余电流 ; 火灾报警系统 ; 实时监控 ; 探测器 ; 电气火灾监控 ; 低压配电系统中图分类号 : TU892 文献标识码 : B 文章编号 : 100125531 ( 2009 ) 0420040 203D iscussion about Residua l Curren t F ire M on itor ingD etector and Its Appli cati onM ENG J ianguo1 , TAO M ing2(1. ShandongJining A rchitecture Design of Research Institute, Jining 212000, China;2. ShenyangSIWO Electrical Equipment Co. , L td. , Shenyang110036, China)Abstract: The reasons of electrical fire were analyzed. The relative standard of electrical fire monit oring andfighting were given. The component, set p rincip les and design method of electrical fire monit oring system werebriefly described. It was suggested that the characteristics of low voltage distributi on system should be noticed whenelectrical fire monit oring system was designed and applied. A t last, several points for attention of applicati on in e2lectrical fire monit oring system were analyzed.Key words: resi dua l curren t; f ire alarm system; rea l2tim e m on itor ing; detector; electr ical f ire m on i2tor ing; low volt age d istr ibuti on system陶 明 ( 1979 — ) ,男 ,工程师 ,研究方向为低压元器件在配电系统中的应用 。0 引 言在每年发生的火灾事故中 ,电气火灾占较大比例 ,对人身及财产造成巨大损失 。 因此 ,对电气火灾的起因及监控探测进行研究具有十分重要的意义 。 本文主要对剩余电流式电气火灾监控探测器及其应用进行探讨 。1 电气火灾的起因引起电气火灾的原因是多方面的 ,主要表现在以下几个方面 :(1) 电火花或电弧 。 电火花或电弧主要的产生原因为单相接地故障 。 主要体现为导体的绝缘损坏 ,使两导体间被击穿而产生电弧电压 。电弧会产生很高的温度 ,如 2～ 20 A 的电弧电流就可以产生 2 000 ～ 4 000 ℃ 的局部 高温 。事 实上0. 5 A的电弧电流就足以引发火灾 。(2) 接触不良 。当工作电流通过时 ,在接触电阻上产生较大的热量 ,使连接处温度升高 ,高温又使接触电阻进一步增大 ,形成恶性循环 ,使附近的电气系统绝缘损坏 ,造成短路而引发火灾 ,也可能直接引燃附近的可燃物而引发火灾 。—04—? 电气安全 ? 低压电器 ( 2009 № 4)现代建筑电气篇(3) 可燃性材料 。 可燃性材料可分为固体可燃性材料和液体可燃性材料 。 通常液体和固体可燃性材料的引燃点温度分别为 300 ℃ 和 400 ℃ 。2 相关标准近年来国家为了加大电气火灾监控防范的力度 ,相继制订或修改了一批相关标准规范 ,加强对电气火灾的预防 。 主要包括 GB 50016— 2005《 建筑设计防火规范 》 、 GB 50045— 2005《 高层民用建筑设计防火规范 》 (简称高规 ) 、 JGJ 16— 2008《 民用建筑电气设计规范 》 (简称民规 ) ; 产品标准方面主要有 GB 14287— 2005《 电气火灾监控系统 》系列标准 ;在工程设计方面有正在修订中的 GB50116《 火灾自动报警系统设计规范 》 和 GB 50166《 火灾自动报警系统施工及验收规范 》 。3 电气火灾监控系统的组成GB 14287— 2005《电 气 火 灾 监 控 系 统 》 于2005年 6月 1日开始实施 。该标准包括 3部分 :电气火灾监控系统 、 剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器 。 相关定义如下 :(1) 电气火灾监控系统 。 当被保护线路中的被探测参数超过设定值时 ,能够发出报警信号 、 控制信号并能指示报警部位的系统 。 由电气火灾监控设备和电气火灾监控探测器组成 。(2) 电气火灾监控探测器 。 探测被保护线路中的剩余电流 、 温度等电气火灾危险参数变化的探测器 。4 系统设置原则以及设计方法随着各标准的制订 、 修改及生产厂家的推广 ,出现了大量标有电气火灾监控系统的产品 ,但熟悉这一新型产品的设计人员却较少 ,给设计 、 施工造成了很大的困难 。 规范工程设计成为电气火灾监控系统达到预防电气火灾发生的必要前提 。(1) 何种建筑需要设计和使用电气火灾监控系统 。 《 高规 》 规定建筑内火灾危险性大 、 人员密集等场所宜设置剩余电流火灾报警系统 。 火灾自动报警系统保护对象分级为特级 /一级的建筑物的配电线路 ,应或宜设置防火剩余电流动作报警系统 。 修订中的 《 火灾自动报警系统设计规范 》规定特级 /一级 /二级建筑的正常照明 、 正常动力 、应急照明应设置电气火灾监控系统 。(2) 设置电气火灾监控系统的位置 。根据《 民规 》 第 13. 12. 5条规定 ,剩余电流检测点宜设置在楼层配电箱 (配电系统二级开关 ) 进线处 。当回路容量较小 、 线路较短时 ,宜设在变电所低压柜的出线端 。 《 火灾自动报警系统设计规范 》 第12. 2. 1条规定 ,剩余电流式电气火灾监控探测器的设置应以低压配电系统末端探测为基本原则 ,宜设置在配电柜进线或出线端 。电气火灾监控系统的设计应以低压配电系统为基础 ,在保证低压配电系统正常运行的前提下 ,实时检测配电系统的漏电情况 ,做到电气火灾隐患的提早预防 。5 电气火灾监控报警装置的安装(1) 剩余电流式电气火灾报警装置直接安装在配电箱或控制箱内部适当的位置 。(2) 直接在配电箱或控制箱面板上嵌入剩余电流报警装置 ,只考虑在柜内适当位置固定剩余电流探测器来监控配电线路 ,不改动配电柜的内部结构 。(3) 在配电箱或控制箱内部以模块式非独立式电气火灾报警装置监控配电线路 。 模块式非独立式电气火灾报警装置安装于标准导轨上 ,与断路器并列安置 。6 电气火灾监控系统的应用6. 1 网络系统的连接(1) 《 民规 》 第 13. 12. 3条规定 :采用独立型剩余电流动作报警器且点数较少时 ,可自行组成系统 ,亦可采用编码模块接入火灾自动报警系统 。报警点位号在火灾报警器上显示应区别于火灾探测器编号 。 从该规定可以看出 ,某些建筑内的电气火灾监控报警装置可以不需要自行组网 ,但剩余电流报警装置必须满足独立型的要求 。 沈阳斯沃电器的 SIWOFA 系列产品具有液晶显示 、 声光报警等功能 ,并满足 GB 14287的独立型剩余电流式电气火灾报警装置的要求 。为适应市场需要 ,全新设计的 16点小型防火剩余电流动作集中报警器适合于网吧 、 KTV、 夜总会等监控点较少的监控场所 。—14—低压电器 ( 2009 № 4)现代建筑电气篇 ? 电气安全 ?(2)《 民规 》 第 13. 12. 4条规定 ,当采用剩余电流互感器型探测器或总线型剩余电流动作报警器组成较大系统时 ,应采用总线式报警系统 。当建筑物的防火要求很高时 ,也可采用电气火灾监控系统 。 该规定的目的有两个 : 一是在大中型系统设计中推广使用总线制技术 ,简化设计 ,减少设计难度 。 二是推广成熟的新技术 ,避免技术落后和布线复杂的多线制系统再现 。 双总线制是消防报警行业已使用多年的非常成熟的技术 ,误报 、 漏报率低 ,性能稳定可靠 。 SIWOFA 系列产品在网络连接时为体现组网的简单化 ,减少设计难度 ,把总线隔离器 、 信号采集器等总线保护部件内置 ,有效地避免局部短路和断路对总线通信的影响 。 这种系统结构将会成为电气火灾监控系统的主流产品 。6. 2 正确选择剩余电流报警值及正常剩余电流的实时监控(1) 正确选择剩余电流报警值关系到配电线路是否可靠运行 ,是监控系统能否起到真正预防电气火灾发生的关键 。在 《 高规 》 中没有具体规定的报警设置值 。由于剩余电流大于 300 mA 就有产生火灾的危险 ,因此剩余电流报警的设置应小于 300 mA ,但同时又要注意电缆和负荷固有的剩余电流 。 因此 ,对于火灾剩余电流报警系统 ,既要保证剩余电流报警信号可靠发出 ,又要防止固有剩余电流造成的误报警 。 固有剩余电流值和负载类型 、 数量相关 ,因此对于剩余电流监测设备应具有剩余电流报警连续可调功能 ,使它更能满足实际的应用要求 。(2) 在监控配电系统中电气火灾隐患的同时 ,必须仔细 、 全面地考虑配电系统中的正常剩余电流 ,但这个参数的给出在技术上有一定的困难 ,特别是受环境的影响很大 。不同的绝缘材料 、 供电环境 、 季节变化 ,都意味着系统中的正常剩余电流值发生变化 。如何检测系统的正常剩余电流 ,区分正常剩余电流与异常剩余电流 ,已经成为电气火灾监控系统检测报警准确度的重要技术环节 。SIWOFA电气火灾监控系统采用独有的实时监测技术 ,能准确区分正常泄漏电流与异常泄漏电流的出现 ,做到报警的准确性 。 SIWOFA 设定一个检测周期 ,并把一个周期内检测到的未达到报警值的剩余电流值的平均值进行记录 ,作为下一个周期的正常剩余电流而进行补偿 (循环 ) 。这样 ,当出现的异常剩余电流真正达到报警值时 ,SIWOFA进行报警并上传报警数据 。产品设有最高补偿设定值 ,当周期平均值超过最高补偿设定值时 ,产品发出报警信号 (最高补偿设定值为预防线路长期使用后的绝缘老化 ) 。6. 3 EM C试验的重要性电磁兼容性 ( EMC )是指设备或系统在其电磁环境中符合运行要求 ,并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力 。因此 ,EMC 包括两个方面的要求 :一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值 ;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度 ,即电磁敏感性 。目前 ,国内的电气火灾监控系统均为电子式产品 ,在低压配电系统中使用很容易受到配电系统中其他元件或线路的电磁干扰 。 如果产品没有通过 EMC 试验 ,不具有良好的电磁兼容性能 ,势必会产生一定的误报警或拒报警情况 。因此 ,在考核产品报警的精确度的同时 ,必须考核产品的电磁兼容性能 。 SIW OFA 系列产品已通过 EMC试验 。6. 4 剩余电流探测器的动热稳定性剩余电流互感器与普通电流互感器都是按照电磁感应原理工作的 ,但其工作状态是有区别的 。剩余电流互感器的一次线圈就是被保护线路的三相 。 在正常状态下 ,由于三相电流的矢量和为零 ,铁心中不会产生磁通 ,故二次线圈内也不会有感应电流 。 当被保护回路发生单相接地故障时 ,三相电流的矢量和不再为零 ,它等于每相零序电流的 3倍 。 此时 ,互感器的铁心中便产生感应磁通 ,二次线圈内将有感应电流 ,从而检测出线路的接地故障 。剩余电流探测器本身采用剩余电流互感器的工作原理 ,因此探测器的各项技术性能参数均应满足剩余电流互感器的执行标准 。 这样剩余电流探测器就必须对其自身的动热稳定性能进行考核 。 另外 ,目前市场中出现的剩余电流探测器多由普通电流互感器改造而成 ,而普通电流互感器(下转第 48页 )—24—低压电器 ( 2009 № 4)现代建筑电气篇 ? 工程设计 ?电气设计力量偏低 ,照明节能控制较差 。 因此 ,应由原设计单位审核装修照明设计 。工程竣工验收灯具光源和照度往往不被重视 。 是否按照设计选购灯具光源及其附件 ,是否达到设计或标准的照度 ,应该成为工程竣工验收不可缺少的内容 。 《 标准 》 第 8. 2. 4条也有规定 ,但缺乏具体措施 ,建议设计监理质检有关人员应配备专业的照度测量仪 ,工程竣工验收时检验记录 。3 结 语对于我国节约能源 ,照明设计是很重要的部分 。 照明效果对于提高生产 、 工作 、 学习的视觉效能以及保障安全 、 降低差错率都有很大影响 。因此 ,应重视照明工程的设计 、 采购 、 施工 、 监理 、 质检等建设的每一个环节 。【 参 考 文 献 】[ 1 ] GB 50034 — 2004 建筑照明设计标准 [ S].[ 2 ] JGJ /T 16— 1992 民用建筑电气设计规范 [ S].收稿日期 : 2008 206 202(上接第 42页 )的检测范围为 1～ 5 A ,也就是说用检测 A 级的改造互感器来检测 mA 级的剩余电流 ,其检测精度差 。剩余电流探测器是电气火灾监控系统的基础部分 ,如果剩余电流探测器不能满足低压配电系统的正常需要 ,则电气火灾监控系统就不能准确地预防电气火灾的发生 。 现在生产电气火灾监控系统产品的公司多为电子产品生产公司 ,并不具有低压配电系统的相关经验 ,所生产的剩余电流探测器的大小 、 性能均达不到低压配电系统的要求 。斯沃公司 SIWOFR系列剩余电流探测器为专业自主设计研发的产品 ,并获得国家专利 ,完全不同于采用常规的剩余电流互感器来检测低压配电系统剩余电流的情况 。 为了提高剩余电流检测精度 , SIW OFR产品放弃了常规互感器的硅钢作为铁心材料 ,而采用检测精度更高的非晶合金材料 ,并通过设置滑动支架 ,限制电缆通过互感器位置 ,使检测精度误差控制在 5 % (国家标准规定为20 % ) ,并且采用标准导轨安装 。7 结 语目前 ,电气火灾监控系统的应用已引起国内科研 、 设计 、 生产和管理部门的高度重视 。 为了使电气火灾监控系统正常运行 ,功能更加完备 ,达到火灾前期及时预报的目的 ,应严格按照标准执行 ,在设计与应用时必须考虑低压配电系统的特性 ,谨慎挑选质量合格 、 技术先进的产品 ,避免安装调试后出现问题 ,从而影响系统功能的稳定运行 。【 参 考 文 献 】[ 1 ] GB 14287 — 2005 电气火灾监控系统 [ S].[ 2 ] JGJ 16— 2008 民用建筑电气设计规范 [ S].[ 3 ] GB 50116 火灾自动报警系统设计规范 [ S].收稿日期 : 2008 211 211《 》 现代建筑电气篇面向 21世纪新知识经济时代 ,以 3C (Compu2ter, Control & Communiacation)技术融合为基础 ,以智能建筑为先导 ,及时 、 全面地报导国内外最新科研成果和科研信息 ,全力为建筑电气研究 、 设计 、 制造 、 使用 、 销售和管理等领域打造一个技术交流和信息传递的新平台 。投稿邮箱 : ibuilding@ seari. com. cn 网址 : http: / /mae. chinaelc. cn—84—