左超 袁琳

摘 要：本文介紹了本文介紹了電氣火災(zāi)的產(chǎn)生原因、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成、原理以及各個探測單元以及其在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的作用。本文提出了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)各個探測單元的安裝與應(yīng)用以及系統(tǒng)誤報警的解決方法，優(yōu)化電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的各個探測單元的安裝與使用，從而有效的降低電氣火災(zāi)發(fā)生率。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng);早期預(yù)警;供配電系統(tǒng);探測單元

中圖分類號：TU24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）02-0192-03

0 引言

電氣火災(zāi)，是指因電氣設(shè)備、電氣線路發(fā)生電氣故障或違章操作而引發(fā)的火災(zāi)。我國的電氣火災(zāi)發(fā)生率很高，2017年一季度全國共發(fā)生電氣火災(zāi)2.4萬起，占全部火災(zāi)總數(shù)的29.8%，其中在2起重大火災(zāi)，全部為電氣火災(zāi)[1]。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為監(jiān)測電氣火災(zāi)的早期預(yù)警產(chǎn)品，近年來發(fā)展較為迅速，廣泛應(yīng)用于一般工業(yè)與民用建筑的供配電系統(tǒng)中。筆者通過考察、分析電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的目前在民用與工業(yè)建筑中的應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在實際應(yīng)用中存在的問題主要集中在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的探測單元經(jīng)常發(fā)生誤報、漏報，無法實現(xiàn)提前火災(zāi)預(yù)警的功能。誤報和漏報的產(chǎn)生有很多因素：很多施工方敷設(shè)系統(tǒng)不規(guī)范，未能結(jié)合產(chǎn)品性能和使用規(guī)范對產(chǎn)品進行安裝;產(chǎn)品的抗電磁干擾能力較低，在安裝環(huán)境中有很多外在因素可能會影響產(chǎn)品誤報;系統(tǒng)設(shè)計不規(guī)范導(dǎo)致系統(tǒng)中各個部分不能按照既定的功能發(fā)揮探測預(yù)警報警作用。為了解決以上問題，本文對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑中供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用過程中的若干問題進行探討，希望能夠充分發(fā)揮電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑供配電系統(tǒng)中的作用，有效的防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。

1 供配電系統(tǒng)中電氣火災(zāi)產(chǎn)生原因分析

由電氣引發(fā)火災(zāi)的原因有很多，筆者統(tǒng)計有以下幾種原因：電氣短路、過負(fù)荷、接觸不良、絕緣體破損、漏電、過熱、電氣線路中的諧波電流等。

1.1 電氣短路引發(fā)火災(zāi)

在民用建筑供配電系統(tǒng)中產(chǎn)生短路的原因有很多，主要有導(dǎo)線的老化、電線的絕緣較差、電壓過高導(dǎo)致絕緣被擊穿、接地電弧短路等。當(dāng)短路發(fā)生時，供配電系統(tǒng)線路中的電流快速的升高，由焦耳定律可知，電流越大時間越長，致使導(dǎo)電構(gòu)件的溫度急劇上升。如果溫度達(dá)到可燃物的引燃溫度，即引起燃燒，從而導(dǎo)致火災(zāi)。

1.2 過負(fù)荷引發(fā)火災(zāi)

日常生活中經(jīng)常會出現(xiàn)電氣線路過負(fù)荷的情況，造成造成過負(fù)荷的主要原因有：設(shè)計或選擇導(dǎo)線截面不當(dāng)，實際負(fù)載超過了導(dǎo)線的安全載流量;在線路中接入過多或功率過大的電氣設(shè)備，超過了電氣線路的負(fù)載能力;供配電線路在過負(fù)荷情況下工作運行，就極有可能引起線路外層的塑料、橡膠或其它絕緣材料起火，進而釀成火災(zāi)。

1.3 接觸不良、漏電引發(fā)火災(zāi)

引發(fā)漏電的原因一般是由于用電設(shè)備的插座、開關(guān)的接頭處等處的接觸不良，導(dǎo)致接觸電阻較大，致使在故障點處產(chǎn)生電弧造成松動打火，產(chǎn)生電弧或火花，引燃用電設(shè)備周邊的可燃物，引起火災(zāi)。

1.4 散熱不良引發(fā)火災(zāi)

導(dǎo)致設(shè)備散熱不良的原因有很多：電氣設(shè)備的老化、設(shè)備本身質(zhì)量問題或設(shè)計不合理、使用者違章使用電器設(shè)備、環(huán)境通風(fēng)不好等都能導(dǎo)致設(shè)備散熱不良。用電設(shè)備的長期散熱不良，導(dǎo)致熱量較多的存蓄，當(dāng)?shù)竭_(dá)電氣設(shè)備中可燃燒物的燃點時就會引發(fā)火災(zāi)。

1.5 諧波電流引發(fā)火災(zāi)

隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，電氣設(shè)備種類日益增多，電網(wǎng)中的用電設(shè)備較多為非線性負(fù)荷。當(dāng)用電設(shè)備運行工作時，產(chǎn)生的負(fù)荷電流含有多次諧波電流，這些諧波電流進入公用電網(wǎng)可引起電源電壓畸變、波形失真、損耗增加，并可使電氣線路中的中性線過載發(fā)熱。由于中性線的較細(xì)，在不平衡電流及諧波電流的作用下，可能使中性線損壞甚至燒斷。對于單相設(shè)備來說，由于三項負(fù)載的不平衡，引起某項電壓升高，引起電氣設(shè)備的絕緣受損，易使設(shè)備燒壞，進而發(fā)生火災(zāi)。

2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成與原理

2.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)有電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備和電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器組成。由電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器對由于電氣引起的可能引起火災(zāi)的早期特征進行預(yù)警。目前電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器有很多種類，主要有：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、絕緣探測器、限流式電氣火災(zāi)保護裝置、無電弧開關(guān)等。電氣火災(zāi)系統(tǒng)組成如圖1所示。

2.1.1 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器主要探測配電線路的剩余電流，當(dāng)剩余電流超過設(shè)定值時，探測器可以及時報警，可以有效地減少電氣火災(zāi)發(fā)生幾率。

2.1.2 測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器主要用于監(jiān)控配電系統(tǒng)中接頭部位或者用電設(shè)備表面。當(dāng)由于電氣故障而導(dǎo)致接頭部位或者用電設(shè)備表面溫度過高，并且超過探測器設(shè)置的報警閾值時，探測器發(fā)生報警信號，提醒相關(guān)人員及時處理。測溫式探測器根據(jù)其傳感器特性，分為接觸式和非接觸式。

2.1.3 測量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

測量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器可以探測由于電氣故障引起配電系統(tǒng)中電器元件溫度升高而釋放出的有機物，在明火發(fā)生前就能及時報警，具有很好的火災(zāi)預(yù)警作用，能夠有效地避免火災(zāi)發(fā)生。

2.1.4 故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器主要用于探測配電線路中由于接觸不良、絕緣破損等引發(fā)電弧性放電，當(dāng)探測到故障電弧時，探測器發(fā)出報警信號，具有很好的預(yù)防電氣火災(zāi)發(fā)生的作用。

2.1.5 限流式電氣火災(zāi)保護器

限流式電氣火災(zāi)保護器主要針對直接帶負(fù)載的末端特定線路產(chǎn)生短路危險時，在極短時間內(nèi)迅速泄放短路產(chǎn)生的能量，并切斷線路，防止火災(zāi)發(fā)生[2]。

2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的原理

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在實際工程應(yīng)用過程中，當(dāng)電氣設(shè)備的表面溫度、泄露電流、故障電弧、熱解粒子等數(shù)據(jù)指標(biāo)超出電氣設(shè)備正常工作狀態(tài)時的正常數(shù)據(jù)指標(biāo)，不同類型的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的傳感器探測采集不同指標(biāo)數(shù)據(jù)信息，并將，并且特征數(shù)據(jù)發(fā)送到探測器中，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測探測器利用內(nèi)部程序?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)信息進行過濾、放大、A/D轉(zhuǎn)換、分析、判斷、對比等步驟的處理，換算為最終的探測值，當(dāng)探測值超出電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)定值時，探測器會立即發(fā)生聲光報警訊號，并將報警訊號經(jīng)過信息線傳輸?shù)奖O(jiān)控設(shè)備中。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備接收到報警信號后會對數(shù)據(jù)進行二次分析，探測器的探測數(shù)值會顯示到監(jiān)控設(shè)備上，同時監(jiān)控設(shè)備會發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信號。監(jiān)控設(shè)備會將火災(zāi)預(yù)警信號發(fā)送到安裝在值班室中的消防控制室圖形顯示裝置上，值班人員通過消防控制室圖形顯示裝置可以看到發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信號的探測器的地址，從而第一時間聯(lián)系并設(shè)備維修人員前往設(shè)備故障現(xiàn)場進行維修檢查。另外，隨著城市智慧消防系統(tǒng)的推廣，目前電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)還擁有通信組網(wǎng)功能，能夠?qū)⑵渌綔y到的相關(guān)火災(zāi)訊息傳遞智慧消防系統(tǒng)平臺上，使得探測器報警信息更方便的被監(jiān)視到。

2.3 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的分級保護

在民用建筑供配電系統(tǒng)中，根據(jù)供配電線路中的用電負(fù)載量，低壓配電線路一般采用二級或三級保護。對于低壓配電級數(shù)較少而且危險性較小的部位采用兩級保護，對于低壓配電級數(shù)較多而且危險性較大的部位應(yīng)該設(shè)置三級保護。目前在三級保護方式是建筑中配電線路常用的方式，其分級保護方式為：

第一級保護的剩余電流式電氣火災(zāi)探測器應(yīng)設(shè)置在低壓配電室低壓開關(guān)柜的各支路輸出供電線路上;這一級的防護最為關(guān)鍵，因為主供電線路下連接著大量的分支線路，所以當(dāng)探測到較大的漏電電流時，不能直接的對電源進行切斷，安裝在第一級的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的剩余動作電流應(yīng)該在為0.5～1A之間，報警閾值的設(shè)置也應(yīng)為正常泄露電流值的兩倍。

第二級保護的剩余電流式電氣火災(zāi)探測器應(yīng)設(shè)置在配電下一級的分配電柜（或樓層的分配電箱）各支路輸出供電線路上。這一級剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的剩余動作電流應(yīng)在300～500mA之間。由于該級電源切斷對下級電網(wǎng)中的用電設(shè)備影響較大，這一級剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器只能用來進行探測警報工作，不能直接切斷該級受控點電源。

第三級保護的剩余電流式電氣火災(zāi)探測器應(yīng)設(shè)置在負(fù)載配電箱的輸入或輸出端上。為了防止供電線路故障時導(dǎo)致使用人員發(fā)生觸電危險。一般第三級保護選擇的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的剩余動作電流小于300mA，動作時間低于0.1s，剩余電流式電氣火災(zāi)探測器能發(fā)出信號切斷受控點電源。在實際工程中，在輸入端時每路設(shè)置1個受控點，輸出端上根據(jù)支路數(shù)則要有多個受控點。將每個受控點的探測器的電子地址登記到電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備上，利用電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備實時監(jiān)控供配電系統(tǒng)的整體狀態(tài)。

測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器一般也可設(shè)置三級保護的方式進行安裝[3]。測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器在配電系統(tǒng)中一般應(yīng)設(shè)置在配電柜中。當(dāng)然，在其他接頭部分也可以使用測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。當(dāng)探測溫度高于報警閾值時，可直接報警并且切斷用電設(shè)備電源。測量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器可以將其設(shè)置在各類電氣柜，也可以將其設(shè)置在電纜廊道內(nèi)。故障電弧探測器應(yīng)設(shè)置在末端配電盤進線處。一旦該部分線路和線路內(nèi)的用電設(shè)備發(fā)生電弧性放電，該探測器均能及時探測到，提醒人們及時處理。限流式電氣火災(zāi)保護器的保護對象特征，可將其設(shè)置在末端配電盤進線或出線處。限流式電氣火災(zāi)保護器主要針對直接帶負(fù)載的末端特定線路產(chǎn)生短路危險時，在極短時間內(nèi)迅速泄放短路產(chǎn)生的能量，并切斷線路，防止火災(zāi)發(fā)生。

3 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器誤報警原因分析

在電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器安裝環(huán)境中，有很多因素導(dǎo)致系統(tǒng)誤報警，導(dǎo)致系統(tǒng)誤報警的原因有很多;主要原因有：（1）建筑配電系統(tǒng)施工不規(guī)范。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，探測器誤報往往是由于在施工過程中配電系統(tǒng)中接線錯誤。（2）系統(tǒng)中產(chǎn)品功能不完善。由于供電系統(tǒng)中的設(shè)備啟動時會產(chǎn)生容性或感性電流，而剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器未能將其過濾掉，時探測器探測到的剩余電流就可能達(dá)到報警值，發(fā)出報警信號。很多時候施工現(xiàn)場中的電氣火災(zāi)探測器產(chǎn)品都是未經(jīng)過國家級檢測機構(gòu)檢測，同時未獲得CCC證書的產(chǎn)品。產(chǎn)品從設(shè)計上就存在缺陷，不能抗適用場所中的磁場干擾，導(dǎo)致誤報警。（3）產(chǎn)品安裝有誤、使用不當(dāng)?，F(xiàn)場施工安裝時，系統(tǒng)設(shè)計人員未能將剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器安裝在合適的位置，可能會引起探測器的誤報警。同時如果探測器安裝在密集的高低壓配電柜、大型網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等電力設(shè)備附近時，由于設(shè)備運行時產(chǎn)生較大的電磁場，此時對剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器抗擾能力有較強的要求。一般產(chǎn)品設(shè)計時，采用濾波電容以及在軟件程序中加入濾波程序。探測器與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用屏蔽雙絞線進行連接，可以有效的抗強磁干擾，很多時候施工單位往往忽略這點。由于施工單位的安裝不當(dāng)，導(dǎo)致剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器誤報警的例子比比皆是。（4）筆者經(jīng)考察，在電梯間安裝的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，往往在電梯啟動時頻頻發(fā)生報警信號。變頻負(fù)載是引起剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器誤報警的一個主要原因。電梯是配電系統(tǒng)中的主要變頻負(fù)載，在電梯控制領(lǐng)域普遍采用變壓變頻控制方式（VVVF），該控制方式會對電梯的配電線路產(chǎn)生高頻漏電干擾電流，引起剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的誤報警[4]。為了解決以上問題，作為消防產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，還需要加強對產(chǎn)品的科技投入，提高探測器的穩(wěn)定性和可靠性，充分發(fā)揮其在電氣防火中的作用。

4 結(jié)語

電氣火災(zāi)隱患整治與電氣火災(zāi)防控，是一個系統(tǒng)性的工程，需要根據(jù)其產(chǎn)生的原因而采取針對性的措施。設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是諸多措施中一個比較重要的措施。正確認(rèn)識電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，正確使用該系統(tǒng)，會發(fā)現(xiàn)很多電氣火災(zāi)隱患，有效減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。電氣火災(zāi)防控是需要全社會不同行業(yè)分工協(xié)作、共同參與治理的系統(tǒng)性工程。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)只是其中一項快速有效、投入不大、容易實施的技術(shù)手段。隨著科技的進步，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能也越來越完善，探測器的精確度也越來越高。我國目前也逐年的增加對相關(guān)產(chǎn)品的科技投入。在不久的將來，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)會進一步完善，為我國消防事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

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