劉一薇

摘 要：對于建筑電氣從業(yè)人員來說，能夠在建筑工程建設(shè)之中盡早監(jiān)測到著火的可能性，避免火災(zāi)的發(fā)生，盡可能地減少火災(zāi)及其對人類造成的危害，是我們工作的重中之重。而起火原因中因?yàn)槁╇娨鸬幕馂?zāi)比例又占到大多數(shù)，因此為了避免此類火災(zāi)發(fā)生，在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，引入了剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)；剩余電流

1 引言

火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍的威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。對于建筑電氣從業(yè)人員來說，能夠在建筑工程建設(shè)之中盡早監(jiān)測到著火的可能性，避免火災(zāi)的發(fā)生，盡可能地減少火災(zāi)及其對人類造成的危害，是我們工作的重中之重。而起火原因中因?yàn)槁╇娨鸬幕馂?zāi)比例又占到大多數(shù)，因此為了避免此類火災(zāi)發(fā)生，在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，引入了剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。自從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作，遇到多起因漏電引起火災(zāi)的工程實(shí)例，引起了我對這個(gè)課題的重視。所以本文希望通過分析漏電導(dǎo)致火災(zāi)的原因、剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在工程中使用的原理及電氣行業(yè)引入此系統(tǒng)的依據(jù)和重要性，從自身行業(yè)的角度找到解決漏電火災(zāi)危險(xiǎn)的一種辦法。

2 漏電火災(zāi)產(chǎn)生原因

剩余電流的概念及漏電火災(zāi)產(chǎn)生原因：

剩余電流是低壓配電線路中各相（含中性線）電流矢量和不為零的電流，即人們常說的漏電電流。三相四線配電線路正常運(yùn)行時(shí)，即使三相負(fù)載不平衡，剩余電流只是線路泄露電流，但當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí)，則檢測的三相電流加中性電流的相量和不為零，而等于接地故障電流。

在漏電火災(zāi)中絕大部分均為接地故障電弧起火。單相線路接地故障的現(xiàn)象一部分是顯露的，如單相斷線、導(dǎo)搭接接地體。而其中大部分故障現(xiàn)象是隱蔽的，這是因?yàn)閷?dǎo)線的絕緣層的絕緣電阻不合格，由于絕緣電阻過大產(chǎn)生剩余電流。在剩余電流集中流入大地點(diǎn)（接地體）便會發(fā)生高熱，一旦在流入大地點(diǎn)有易燃物，經(jīng)高溫作用便會產(chǎn)生燃燒。導(dǎo)線的剩余電流一般為mA級，線路的過電流保護(hù)（過負(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù)）無法動作發(fā)揮保護(hù)作用。

短路的形成一般有兩種，一是由導(dǎo)體間直接接觸，短路點(diǎn)往往被熔焊的金屬短路，另一種則是上述以電弧為通路的電弧性短路。前者短路電流以若干kA計(jì)，金屬線芯產(chǎn)生高溫以至熾熱，絕緣被劇烈氧化而自燃，起火危險(xiǎn)甚大，但是短路電流能使斷路瞬時(shí)動作切斷電源，火災(zāi)往往得以避免。后者因短路電弧長時(shí)間延續(xù)，而電弧局部溫度可高達(dá)3000～4000℃，容易烤燃附近可燃物質(zhì)起火，由于接地故障引起的短路電流較小，不足以使斷路器動作跳閘切斷電源，所以電弧性短路引起火災(zāi)危險(xiǎn)遠(yuǎn)大于金屬性短路。

3 剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

根據(jù)之前的論述，接地故障電弧起火引起的火災(zāi)是電氣火災(zāi)主要誘發(fā)的原因，為了防止此類火災(zāi)的發(fā)生引入了剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)不再是分散設(shè)置的單個(gè)剩余電流報(bào)警器或傳統(tǒng)剩余電流開關(guān)，應(yīng)該是一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的整體裝置，是一個(gè)整體的系統(tǒng)。

3.1 剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的組成

剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般由剩余電流傳感器、溫度傳感器、火災(zāi)監(jiān)控模塊、剩余電流火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)及遠(yuǎn)程聲光報(bào)警器（或其他可報(bào)警設(shè)備）組成。

根據(jù)建筑功能的界定和人員密集程度，危險(xiǎn)等級，實(shí)際工程使用情況，報(bào)警系統(tǒng)可分為整體式和分體式，分體式則只需要在需要的配電系統(tǒng)箱柜的位置就地裝置傳感器和顯示控制器即可。

剩余電流傳感器：探測器的傳感器為零序電流互感器，零序電流互感器探測剩余電流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(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零，即ΣI=0。在測量時(shí)，三相線A、B、C與中性線N一起穿過零序電流互感器，通過檢測三相的電流矢量和，即零序電流Io，Io=IA+IB+IC。在線路與電氣設(shè)備正常的情況下（對零序電流保護(hù)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零，零序電流互感器二次側(cè)繞組無電壓信號輸出。當(dāng)發(fā)生絕緣下降或接地故障時(shí)的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，二次側(cè)繞組感應(yīng)電壓并輸出電壓信號，從而測出剩余電流?？紤]電氣線路的不平衡電流、線路和電氣設(shè)備正常的泄漏電流，實(shí)際的電氣線路都存在正常的剩余電流，只有檢測到剩余電流達(dá)到報(bào)警值時(shí)才報(bào)警。

在不同的接地系統(tǒng)中剩余電流傳感器的安裝方式不同：

（1）TN-S系統(tǒng)：剩余電流傳感器可在全系統(tǒng)中使用，其相線及N線均穿過剩余電流互感器線圈。（2）TN-C系統(tǒng)：剩余電流傳感器一般不可在全系統(tǒng)中使用，只能就末端部位采用，其保護(hù)線（PE）需在剩余電流傳感線圈前端接入。（3）TN-C-S系統(tǒng)：剩余電流傳感器一般不可在全系統(tǒng)中使用，只能就末端部位采用，其保護(hù)線（PE）需在剩余電流傳感線圈前端接入。（4）TT系統(tǒng)：剩余電流傳感器可在全系統(tǒng)中使用，其相線及N線均穿過剩余電流互感器線圈。（5）IT系統(tǒng)：剩余電流傳感器可在全系統(tǒng)中使用，其相線及N線均穿過剩余電流互感器線圈。

溫度傳感器：用于測量①線路長期過流溫升及高次諧波電流代數(shù)和疊加所引起的中性線長期溫升，②電動機(jī)及大型用電設(shè)備的異常溫升，③配電箱（柜）的異常溫升。

監(jiān)控模塊：剩余電流火災(zāi)監(jiān)控模塊和傳感器加起來又叫做電氣火災(zāi)探測器，置于配電箱柜內(nèi)，為前端設(shè)備。用于現(xiàn)場傳感器數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、顯示、報(bào)警及確認(rèn)，并將信號傳到主機(jī)，同時(shí)可就地控制。

剩余電流火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)：工程中一般將此設(shè)備位于消防控制室內(nèi)，參看其他設(shè)計(jì)院工程時(shí)，也看到將剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，共成一套火災(zāi)報(bào)警體系的作法。這種作法將兩套火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，更好的達(dá)到監(jiān)視火災(zāi)危險(xiǎn)情況的效果。

3.2 設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

（1）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警信號應(yīng)設(shè)在消防控制室或有人值班的場所；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可自成系統(tǒng)，當(dāng)并入火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用獨(dú)立顯示器。

（2）重要線路，包括消防、安防、應(yīng)急電源、通道照明線路及不容許停電的重要場所，根據(jù)GBl39554.6規(guī)定，應(yīng)安裝純報(bào)警式剩余電流探測報(bào)警器，報(bào)警但不切斷電源（不控制脫扣），既保證了用電安全又保證了供電的不間斷性。

4 在工程中應(yīng)用的重要性

4.1 現(xiàn)行國家規(guī)范中提到剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的條款

（1）GB50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中第6.4.1條

（2）GB50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中第10.2.7條

（3）《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008中第13.12.1條

在2011年發(fā)行的新版規(guī)范中，特別增加了此章節(jié)，在新規(guī)范講座中，規(guī)范的編制人也特意強(qiáng)調(diào)了剩余電流火災(zāi)防護(hù)的問題。可見業(yè)內(nèi)對此系統(tǒng)之重視。

4.2 身邊工程火災(zāi)實(shí)例

近幾年來，一直在從事廠房設(shè)計(jì)，接觸到許多老舊廠房的改造，火災(zāi)事故頻發(fā)，而且多為漏電火災(zāi)。

上個(gè)月親身調(diào)研了某老舊廠房起火，現(xiàn)場狀況慘不忍睹。經(jīng)調(diào)查起火原因?yàn)榫€路老化導(dǎo)致的漏電火災(zāi)。廠房性質(zhì)為丙類庫房，按照現(xiàn)行規(guī)范應(yīng)設(shè)置剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，但是原設(shè)計(jì)未設(shè)置此系統(tǒng)。起火時(shí)間為凌晨3點(diǎn)鐘，消防控制室并未及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，火情蔓延非常迅速，到火災(zāi)撲滅廠房已因鋼筋燒毀變形，廠房屋頂塌陷，所幸未造成人員傷亡，但是為企業(yè)帶來了巨大的財(cái)產(chǎn)損失。

通過此案例可以看出增加漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的重要性和必然性。也應(yīng)該足以引起人們對漏電火災(zāi)的重視。

5 結(jié)語

在火災(zāi)危險(xiǎn)性大、人員密集的場合中的重要低壓配電回路中對運(yùn)行狀態(tài)的電氣設(shè)備進(jìn)行量化檢測，安裝剩余電流火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，是防止產(chǎn)生剩余電流火災(zāi)的必要措施，對降低我國電氣火災(zāi)數(shù)量有著積極的意義。

目前市面上已經(jīng)能見到此類產(chǎn)品的推廣，但是產(chǎn)品能達(dá)到的實(shí)際效果和質(zhì)量，是否真的能夠達(dá)到人們的預(yù)期，實(shí)現(xiàn)應(yīng)有功能，還有待工程中實(shí)踐的考驗(yàn)。這也同時(shí)要求規(guī)范出臺的同時(shí)，國家相關(guān)部門對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。