萬 聰 / 李成波 / 范 可/ 張學(xué)文

1. 武漢理工大學(xué), 湖北 武漢 430070； 2. 中南建筑設(shè)計院，湖北 武漢 430071； 3. 武漢華天世紀(jì)科技發(fā)展有限公司，湖北 武漢 430070

1 引言

目前我國使用剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器已有10多年的歷史。依據(jù)公安部消防局電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定中心的統(tǒng)計資料，自從應(yīng)用剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器以來，我國的電氣火災(zāi)中接地電弧性短路（剩余電流）造成的火災(zāi)事故已大為減少，證明我國引用國外使用剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器的經(jīng)驗起到了初步的成效。但相比日本、歐美在20世紀(jì)70～80年代就已開始使用剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器，還是比較落后。在我國雖現(xiàn)有《GB14287.1-2005 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第一部分：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、《GB14287.2-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第二部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、《GB 14287.3-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第一部分：測溫式電氣電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》三部相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及《GB50045-95高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》設(shè)計規(guī)范，但還沒有相對完整的《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收規(guī)范》的國家規(guī)范出臺，造成現(xiàn)在有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、有設(shè)計規(guī)范，無施工和驗收規(guī)范的狀況。在施工不規(guī)范的條件下影響了剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器的正確使用，也阻礙了該產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣和發(fā)揮應(yīng)有的社會效益。

2 監(jiān)控原理

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器由兩部分組成：

1）電氣火災(zāi)監(jiān)控器

采集剩余電流互感器的模擬信號，經(jīng)單片機(jī)數(shù)字處理并按預(yù)先設(shè)定閥值進(jìn)行評估分析，實時地將相關(guān)監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控設(shè)備（監(jiān)控主機(jī)），當(dāng)超過監(jiān)控報警閥值時，監(jiān)控器發(fā)出聲、光報警信號；

2）剩余電流互感器

剩余電流互感器的基本原理是基于基爾霍夫電流定律，即流入電路中任一節(jié)點的復(fù)電流的代數(shù)和等于零，即ΣI=0。在測量時，三相線A、B、C與中性線N一起穿過互感器，通過檢測三相的電流矢量和，即剩余電流Io，Io=IA+IB＋I(xiàn)C。在線路與電氣設(shè)備正常的情況下（假定不考慮不平衡電流，無接地故障，且不考慮線路、電器設(shè)備正常工作的泄漏電流），理論上各相電流的矢量和等于零，剩余電流互感器的輸出端無電壓信號輸出。當(dāng)發(fā)生絕緣下降或接地故障時的各相電流的矢量和不為零，故障電流使剩余電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，剩余電流互感器輸出電壓信號，從而測出剩余電流。在實際情況中，線路電流中總會有在一定量的諧波電流，因為諧波電流的不對稱性，造成剩余電流互感器檢測實際電路的進(jìn)出電流不可能平衡；線路和電氣設(shè)備也都有一定的固有正常的泄漏電流，故實際的電氣線路都存在正常的剩余電流。所以在設(shè)計和使用剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器時，剩余電流報警值要設(shè)定為線路固有泄露電流的2倍，且不大于1000mA。這樣也是為了保證剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器在使用時能靈敏地實時監(jiān)控線路的接地漏電故障，又不因為線路有固有泄露電流造成誤報的理論依據(jù)。

3 安裝和使用的常見問題

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器的正確使用重點還在于剩余電流互感器的安裝，因為筆者在大量的調(diào)試過程中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，凡是系統(tǒng)有誤報或非正常報警的都與剩余電流互感器沒有正確安裝和使用有關(guān)。大致可以分為以下幾類情況：

（1）零線沒有和三相相線一起穿過剩余電流互感器。這時測得的電流不是剩余電流，而是零序電流。隨著負(fù)載不平衡電流的增大很快就超過報警設(shè)定值，監(jiān)控器進(jìn)行報警。

圖2 零線未和相線一起穿過互感器

如果三相不平衡電流減少到低于報警設(shè)定值時，監(jiān)控器又恢復(fù)正常。

（2）零線方向穿反。零線和三相相線不是同一方向穿過剩余電流互感器，在北京的某一工程中，就出現(xiàn)大量的這種錯誤。

這個工程中剩余電流互感器是安裝在配電柜出線分回路上的，安裝工人為了穿線方便，就把零線反方向穿過互感器。這樣測得的電流就是2倍的零序電流，報警監(jiān)控肯定不正常。

（3）被監(jiān)測節(jié)點不規(guī)范。也就是說剩余電流互感器監(jiān)測的電流并沒有真實地反應(yīng)被監(jiān)控電路總的三相電流矢量和與總的零序電流矢量之和。

在某一家具賣場工程中，發(fā)現(xiàn)有一配電箱的監(jiān)控器經(jīng)常報警，做了大量的檢查卻沒有發(fā)現(xiàn)異常，但在排查故障時偶爾發(fā)現(xiàn)只要樓梯燈一亮監(jiān)控器就報警。分析原因可能是所接零線不是本配電箱的零線，排查結(jié)果與分析相符。被監(jiān)測電路不完整的情況有：以剩余電流互感器為分界線，應(yīng)接互感器出線側(cè)的相線而接互感器進(jìn)線側(cè)零線或應(yīng)接互感器出線側(cè)的零線而接互感器進(jìn)線側(cè)的相線；或是將被監(jiān)測電路的相線或零線接到別的電路。被監(jiān)測電路必須保證完整性和獨立性，才能正確地監(jiān)測該線路的剩余電流。

圖4 被檢測電路不規(guī)范

(4) 重復(fù)接地。穿過互感器的零線和地線相接短路，這類以局部重復(fù)接地最為常見，檢查和排除故障比較困難。

操作時需要拆開配電箱柜的總零線和地線，用萬用表逐一排除分路重復(fù)接地的故障?，F(xiàn)場故障現(xiàn)象表現(xiàn)為：斷開所有的空氣開關(guān)監(jiān)控器還報警，用鉗形表并聯(lián)檢測剩余電流互感器的測量電路確實有電流存在。這是因為零線電位總是高于地線零電位AC2～20V左右，所有重復(fù)接地處零線到地線確有電流存在。

(5) 不同電位的零線短接。在某工程設(shè)計和施工中為節(jié)省資金，將4極的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)改為3極的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。并在雙電源的兩個進(jìn)端各設(shè)置有剩余電流互感器，本柜一通電，監(jiān)控器開始工作就報警。排查其原因是這個供電系統(tǒng)中采用兩臺變壓器分別作為主備電源供電，兩個變壓器的接地和零線是獨立的，兩零線之間有AC10V左右的電位差。當(dāng)將雙電源4極開關(guān)改為3極開關(guān)后，兩個不等電位的零線就接在一起了，兩零線間就有電流。必須用4極的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)將保證零線和三相一起切換，避免被監(jiān)測電路不完整的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

綜上所述，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器及監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，對我國提高防范電氣火災(zāi)能力，減少國家經(jīng)濟(jì)和人民財產(chǎn)損失有著重要的意義。但我們更要大力宣傳推廣剩余電流式電氣火災(zāi)的相關(guān)知識，為制定相關(guān)國家規(guī)范獻(xiàn)計獻(xiàn)策。筆者提出自己在實際工作中積累的經(jīng)驗和廣大工程技術(shù)人員交流和分享，不足之處望同仁們提出批評和指教。

[1]中華人民共和國公安部. GB50045-95高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,1995.

[2]中華人民共和國公安部. GB14287.1-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第1部分：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. GB14287.2-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.

[4]中華人民共和國公安部. GB14287.3-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第3部分：測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.