浅谈建筑电气剩余电流式电气火灾监控系统的应用

张星

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】：在高层建筑中采用的剩余电流式电气火灾监控系统，其特点在于漏电监控方面属于早期预报警系统，与火灾自动报警系统不同的是，电气火灾监控系统可以在火灾发生前报警，从而避免损失，而火灾自动报警系统只能在确认火灾发生后减少损失。

【关键词】：建筑电气；剩余电流式电气火灾监控系统

0引言

剩余电流式电气火灾监控系统由电气火灾监控装置、剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器等3个基本的设备组成。其中火灾监控探测器又由监控探测器和剩余电流互感器(分对插式、闭合式两种)组成，而测温式电气火灾监控探测器由监控探测器和测温传感器组成。

1原理与应用

1.1设计依据

近年来我国为加强电气火灾防范的监控力度，相继制订或修改了相关国家标准规范，为剩余电流式电气火灾监控系统的设计及应用提供了依据，主要包括：①GB50045—95(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》第9．5．1条：高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统；②GB50016—2006(建筑设计防火规范》第11．2．7条：各种类型的影剧院、馆所、仓库、住宅小区、医院、商店、学校等场所宜设置剩余电流动作电气火灾监控系统；③《建筑电气火灾预防要求和检测方法》有关条文也明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器”；④GB14287—2OO5(电气火灾监控系统》规定了相应产品要满足的技术要求；⑤JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》第13．12篇规定了防火剩余电流动作报警系统设计应满足的要求。

1.2监控原理

漏电监控报警主要是利用装在被监控配电线路上的剩余电流互感器检测线路上的漏电流来实现。剩余电流互感器本质上是一个高灵敏的电流互感器，它能检测出配电线路上小到几毫安或十几毫安的微小漏电流，而漏电流检测则是依据剩余电流原理来确定的。当配电线路中3条相线和1条零线共同穿过剩余电流互感器的铁芯线圈时，在正常情况下它们的电流矢量和为零，则互感器的线圈不会感应出任何电流；但当任何一条相线或者零线有一部分电流在互感器之后分流到大地(即漏电)，此时在互感器处它们的电流矢量和就不为零了，而互感器的线圈也就感应出相应的漏电电流，故称为剩余电流。把检测到的剩余电流处理后与监控装置设定值进行比较，一旦达到和超过设定值，与剩余电流互感器连接的电气火灾监控探测器即发出漏电报警，并同时输出脱扣跳闸信号切断相应故障线路电源。漏电检测如图1。

1.3实施方案

通过在被监控电力配电线路主开关下方安装剩余电流式电气火灾探测器和剩余电流互感器，并通过信号总线实现与电气火灾监控主机间的信息通讯来实现对电气火灾的监控。根据工程设计的实际需要，监控系统可在整个电力系统的任何一条配电线路上安装，并承担对安装节点以下的相关电气线路和设备的漏电监控报警，起到脱扣跳闸保护的作用。同时也能根据电力设计的需要而组成二级或多级监控实施保护，并实现在相应线路漏电故障报警时有选择性地脱扣跳闸保护。

2工程设计中的应用

依据现行国家标准规范，工程设计中剩余电流式电气火灾监控系统的设置应符合下列要求：

(1) 电气火灾监控系统的设置应根据火灾自动报警系统保护对象火灾危险等级来确定。一个电气火灾报警探测区域不应超过一个防火分区。电气火灾监控设备应设置在消防控制室或有人值班的场所，电气火灾监控系统的导线选择、线路敷设、供电电源及接地，应与火灾自动报警系统要求相同。剩余电流式电气火灾监控系统应仅作用于报警，不宜自动切断保护对象的供电电源。对规范中规定“宜”设置电气火灾监控系统的建筑物和场所，原则上均应考虑要设计，如有特殊情况，也应经过消防主管部门的认可后方可取消设置。

(2) 电气火灾监控系统探测器的检测点设景至关重要，如设计得不合理，会造成误报率很高，严重削弱电气火灾监控系统的使用效果。电气火灾监控系统探测器的布点，首先应对建筑物内的防火分区做出合理的布置设计，再依据防火分区布置给电气火灾监控系统划分出适当的探测区域、保护范围。剩余电流式电气火灾监控探测器检测点的设置通常要考虑两个问题：一是配电回路的自然泄漏电流对测量的影响和自然泄漏电流波动对测量的影响。二是电气火灾易发生的部位。对自然泄漏电流的影响应采取措施尽量抵消，方法一是将检测点设在负荷侧，干线部分的自然泄漏电流对测量没有影响。方法二是将检测点设置在电源侧，采用下限连续可调的剩余电流式电气火灾监控探测器抵消自然泄漏电流的影响，但这种方法在容量较大线路较长及自然泄漏电流波动较大的配电回路中也不宜采用。还是将检测点设置在负荷侧。从电气火灾发生的部位来看，负荷侧发生火灾的概率远大于电源侧，在不能两全的情况下，还是将检测点设置在负荷侧为宜。由于配电线路的分布电容是和线路容量、线路长短、敷设方式、空气湿度等因素有关，如果自然泄漏电流波动较大，为减少误报，建议检测点安装在配电系统二级开关进线处。

(3) 剩余电流式电气火灾监控系统动作报警值宜为500mA，当回路的自然漏电流较大，500mA不能满足要求时，宜采用门槛电平连续可调的剩余电流式电气火灾监控探测器或分段报警方式抵消自然泄漏电流流的影响。剩余电流式电气火灾监控系统动作报警值500mA是现行国际电工委员会IEC标准的规定。在实际工程设计中剩余电流式电气火灾监控系统动作报警值应考虑配电系统及用电设备的正常泄漏电流，动作报警值应不小于正常泄漏电流较大值的2倍，且不大于1000mA。配电系统及用电设备的正常泄漏电流以实测为准。

(4) 剩余电流式电气火灾监控探测器安装方式根据产品选型和具体工程配电系统的特点一般有以下几种方式。配电箱内部安装方式，将剩余电流式电气火灾监控探测器与断路器配套用导轨形式安装在配电箱内，这种安装方式一般适用于新建E程；配电箱外部安装方式，在配电箱附近设置一个专门安装剩余电流式电气火灾监控探测器的箱体，将电源通过剩余电流式电气火灾监控探测器后再接人配电箱，这种安装方式对于新建工程和改造工程均适用；配电柜成套安装方式，直接在配电柜面板上嵌入剩余电流式电气火灾监控探测器，只考虑在柜内适当位置固定检测剩余电流的互感器(一般在主断路器的上端或下端)，无需改动配电柜的内部结构和增加单独的剩余电流式电气火灾监控探测器安装箱，这种安装方式一般适用于新建工程，在设计图纸中应提出明确要求，由电气成套厂在面板上预留嵌装剩余电流式电气火灾监控探测器的安装孔。

2.1对电气防火新产品、新技术大力推广

将电气防火基础理念与有关的实用技术在生产企业、科研单位进行推广研究，从技术层面提升电气火灾预防与控制的效率，尤其应该在人员密集的地方安装漏电火灾报警器，对电气线路的故障与显现的异常情况做到及时的掌控，能够在一时间报警，提升预防电气火灾的效率性。

2.2加强电气防火检测服务组织建设

电气防火检测对技术性要求较高，从事电气防火检测的服务组织其技术能力一定要过关，要具备相关的从业资格。国家应该尽快出台《建筑电气火灾预防性检测要求和方法》，为电气防火检测行业的健康发展提供指导。

2.3大力举办电气防火宣传教育培训

充分发挥各种媒体的宣传作用，对安全用电常识、电气火灾防控技术进行普及宣传。选取典型建筑电气火灾案例进行深刻的剖析，提高社会群体的安全用电意识。

2.4严格电气防火管理监督

在建筑设计、验收、施工、使用等各个环节，以及电气产品生产、流通阶段，相关监督管理部门要切实担负起自身职责，严格电气防火管理监督。有关电气防火工作，作为电力管理不部门一定要高度重视，要将其与本行政区域内电力供应和使用的监督管理放置在同等重要的地位进行监督管理。作为电力供应者、电力使用者要以《供用电合同》为指导，行使好自身职责，将电气防火相关措施落实到实处。建设行政主管部门要把电气工程的施工、设计、监理纳入到建设工程质量管理工作的重要位置，从根源上对建筑电气火灾隐患做好防控。公安消防部门要在行政许可环节加强建筑消防设计验收、审核、开业前检查等，对检察过程中发现的问题及时处理。

3安科瑞电气火灾监控云系统架构和硬件选型

安科瑞电气推出的电气火灾监控云系统采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器和电气火灾探测器、故障电弧探测器和电气防火限流式保护器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流、剩余电流、故障电弧等）进行不间断的数据与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给学校管理人员，指导学校实现时间的排查和治理，达到潜在电气火灾隐患，实现“防患于未然”的目的。

用户可以利用PC、手机、平板电脑等多种终端实现对平台的访问，查询包括系统信息、实时数据、报记录等在内的各种信息，使用方便。利用该系统为用户提供的低成本服务，能有提升企业的消防管理和电气设备水平，防范重大恶性火灾财产损失、尤其是重大恶性人员伤亡责任的发生。

本系统的整体结构如图所示：

3.1硬件配置：

平台服务器：建议按照我方提供配置标准购买，或者客户自己租用阿里云资源。

推荐硬件配置：（如申请阿里云可忽略）

现场硬件配置

方案一：100A以下回路，开口式互感器

方案二：100A以下回路，普通互感器，会增加施工量

方案三：100A以下回路，普通电流互感器，探测器和无线模块分开，可适用多回路

配置针对1个回路，剩余电流互感器根据现场回路电流大小选择。

3.2运行条件:

1）浏览器运行设备：

台式电脑，手机、平板等移动端设备。

2）浏览器端运行环境：

Windows系统下使用谷歌、火狐、360（速模式）等浏览器访问。

3.3主要技术指标: 

数据上传频率：2分钟

通信方式：RS485、2G/3G/4G

并发访问量：>=10000

历史数据存储：>=3年

4结语

电气火灾监控系统是近几年出现的新技术，对于它的设计和应用还处在摸索实践阶段，包括产品标准和设计规范都在逐步完善中。做为设计人员，我们应当在工程设计的实际应用中不断积累经验，总结教训，使电气火灾监控系统在防范电气火灾方面充分的发挥出它的作用。

参考文献:

[1]GB50016—2006建筑设计防火规范[S].

[2]GB50045-95(2005版)．高层民用建筑设计防火规范[S].

[3]廖建海.建筑电气剩余电流式电气火灾监控系统的应用.建筑理论与设计[J].

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册，2020.06版.

作者简介：

张星，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为电气火灾的现状问题和防控对策

　　审核编辑：鄢孟繁

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