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摘要：本文对电气火灾监控系统的必要性，监控装置分级保护，各级额定剩余动作电流、动作时间的取值，切断剩余电流线路上的电源，等问题进行了探讨。
关键词： 电气火灾监控器， 电气火灾监控系统 ， 剩余电流保护装置(RCD)
Abstract: in this paper, the electrical fire monitoring system, the necessity of graded protection monitoring device, rated surplus action at all levels, the action of the current time value, and cut off the residual current power lines, are discussed in this paper.
Keywords: electrical fire monitor, electrical fire control system, residual current protection device (RCD)
中圖分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：
引言
现行国家标准《防火漏电电流动作报警器》GB 14287—93定义：
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，它由电气火灾监控设备、电气火灾监控探测器组成。
设置电气火灾监控系统有何必要
近几年来，全国电气火灾事故数量呈上升趋势。据统计，2006年全国共发生火灾235941起，死2497人，伤2506人，直接经济损失13.6亿元。其中电气火灾31380起，占火灾总数的21.9%，居各类火灾原因的首位。引发电气火灾的原因有很多，如短路、过载、接地故障、接触电阻过大、泄漏电流等。其中，接地故障引起的火灾更具危险性。配电系统一般的短路、过负荷容易被熔断器、低压断路器等迅速切断而不致引起火灾。接地故障电流一般比较小，不足以使一般的过电流保护及时切断故障。故障点多数以电弧短路的形式出现，由于电弧阻抗较大，它进一步限制了故障电流，使过电流保护更难以动作，但其局部温度却很高，2 A的电弧温度可超过2 000℃ ，0．5 A的电弧能量已足以引燃可燃物质。所以防范电气短路火灾的重点是防范接地电弧短路。为了遏制电气火灾的上升势头，政府有关部门相继制订或修改了有关标准规范，要求在建筑中设置漏电火灾报警系统。
“漏电”在国际上的通用术语是“剩余电流”，其它有关国家标准也称“剩余电流”，因此新标准统一称“漏电”为“剩余电流”。
设置场所的相关规定及理解
一，GB50045-95(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》9.5章。
条文9.5.1里规定: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。
本条是按照建筑物使用性质和火灾危险性来确定是否设置该系统。笔者认为，高层建筑，不仅仅是在火灾危险性大，人员密集的场所设置，凡是能发生接地故障的场所均应设置，因为这些场所都可能会出现接地电弧而引发电弧性短路火灾。高层建筑楼层高，发生火灾后，灭火和救援工作困难，我们应该设置电气火灾监控系统，防患于未燃。
另外，关于“宜”字的把握，规范用词说明指出：表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样作。可见，“宜”原则上是首先要考虑设置的，没有特殊情况，没有经消防主管部门同意，是不能随便选择取消设置的。
二， GB50016-2006《建筑设计防火规范》，条文11.2.7规定，下列场所宜设置漏电火灾报警系统。
(1)按一级负荷供电且建筑高度>50 m的乙、丙类厂房和丙类仓库。
(2)按二级负荷供电且室外消防用水量>30 L/S的厂房(仓库)。
(3)按二级负荷供电的剧院、电影院、商店、展览馆、广播电视楼、电信楼、财贸金融楼室外消防用水量>25 L/S的其他公用建筑。
(4)国家级文物保护单位的重点砖木或木结构的古建筑。
(5)按一、二级负荷供电的消防用电设备。
该条文从供电负荷分级和消防用水量的角度来规定哪些场所宜设置该系统。其中，该条文中的第五条规定，按一二级负荷供电的消防用电设备宜设置该系统。笔者认为，消防设备要分两种，一种是平时也用的，如消防电梯，应该设置该系统；一种是平时不使用的，比如消防水泵，就不需要了。因为这类消防设备只有发生火灾的时候才会使用，而且使用的时候消防负荷一般不会超负荷，输电电缆采用的耐火电缆，也不容易被破坏而漏电。
三，国家标准GB 50096-1999(2003年版)《住宅设计规范》第6．5．2条第7款规定，每幢住宅的总电源进线断路器应具有漏电保护功能。
四，国家建筑标准设计标准图《全国民用建筑工程设计技术措施电气》(2003年版)第4．3．6条第7款规定，下列场所的供电干线或电源线路宜设置漏电保护或绝缘监视措施。
(1)商业大厦(包括地下商业街)。
(2)博物馆、展览馆建筑。
(3)影院、歌舞厅等娱乐场所建筑。
(4)餐饮、酒店建筑。
(5)医院、福利院、幼儿园等。
(6)易燃、易爆场所。
(7)公寓、高层居住建筑。
五，国际电工委员会IEC 1200—53、1994—10中593．3条明确要求采用两级或三级剩余电流保护装置，防止由于漏电引起的电气火灾和人身触电事故。
系统的基本组成及工作原理
1.基本组成 根据国家标准GB14287-2005《电气火灾监控系统》以及相关规范《电气火灾监控系统的设计方法》(暂行规定)，电气火灾监控系统的基本组成应包括：电气火灾监控设备、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三个最基本产品种类。笔者在实际的设计过程中，参考了上海零线电气的EF-ACS系统。该系统完全满足相关国家规范和标准。基本结构如下：
2.其基本原理是，当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头(如剩余电流互感器、温度传感器等)利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集，并输送到监控探测器里，经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到事故现场进行检查处理，并将报警信息发送到集中控制台。电气火灾监控主机，应设在消防控制室或有人24小时值班的场所。主机电源应取自控制中心的消防供电(AC220V)。
剩余电流监控取值
剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围，依据国家标准GB14287.2-2005中，4.2.2的规定，不应小于20mA，不应大于1000mA，且报警值应在设定值的80﹪—100之间。 按着此项要求，一般来说把电源总进线处的剩余电流动作值定为400—800mA，电源分支线路上的剩余电流动作值定为100—400mA。
在实际现场，设置剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值，具体地说应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍，且不大于1000mA。其中线路及设备的正常泄漏电流值可参考《工业与民用配电设计手册》第三版（中国航空工业规划设计院编）表11-43，11-44，11-45。
具體设计中可参考如下值
1．漏电火灾报警装置应安装在以上区域配电箱的主开关处；当仅有一级漏电火灾报警装置时，其所警戒的区域计算漏电流值不应大于250mA（或额定漏电流动作值500mA）。动作时间为0.3～0.5秒。
2．当设置一级漏电火灾报警装置不能满足要求时，应考虑划小报警区域或设置多级漏电火灾报警装置。在需要设置二级漏电火灾报警装置时，二级漏电火灾报警装置应安装在该区域的分配电箱的主开关处。其装置所警戒的区域计算漏电流值不应大于150mA（或额定漏电流动作值300mA）。二级动作时间为0.2～0.3秒。
3．旅馆、饭店、集体宿舍、公共浴室的插座、照明配电支路的服务面积大于150m2，其计算漏电流值大于50mA时，应在末端支路装设漏电火灾报警装置。末端动作时间<=0.1秒。
4．为了保证有选择地切断故障，要求上下级漏电火灾报警装置的额定漏电流动作值之比为2.5-3。如果要求在时限上满足选择性动作，只有利用上一级漏电火灾报警装置的断路器带短延时脱扣器使之延时动作，并应符合配电设计保护电器的配合要求。
电源切断问题
《高规》第9．5．2．3条规定，剩余电流火灾报警系统应能切断剩余电流线路上的电源，并显示其状态。笔者认为，是否切断电源，分两种情况
1。对于旦切断电源，因停电造成重大经济损失及不良社会影响或危及人身安全的电气装置或场所，应不切断电源而把报警信号传到消控中心或值班室，准确报出故障线路地址，由人员迅速消除故障隐患。
例如以下这些场所：
(1)公共场所的应急照明。
(2)确保公共场所安全的设备。
(3)消防设备的电源。
(4)防盗报警的电源。
(5)其他不允许停电的特殊设备和场所。
2．若是防止人身电击事故，则上述场所的负荷末端保护不得采用报警式剩余电流动作保护装置。
总结
以上是我对电气火灾监控系统设计的初步认识和理解，欢迎各位同行，老师批评指正。
【参考文献】
[1] 中国航空工业规划设计研究院．工业与民用配电设计手册[M]．3版．北京：中国电力出版社，2005．
[2] 王厚余．低压电气装置的设计安装与检验[M]．北京：中国电力出版社，2003．
[3] GB 50045-1995 高层建筑民用设计防火规范(2005年版．
[4] GB 50016-2006 建筑设计防火规范．
[5] GB 13955-2005 剩余电流动作保护装置安装和运行．
[6] 上海零线电气，《电气火灾监视与控制系统》。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词： 电气火灾监控器， 电气火灾监控系统 ， 剩余电流保护装置(RCD)
Abstract: in this paper, the electrical fire monitoring system, the necessity of graded protection monitoring device, rated surplus action at all levels, the action of the current time value, and cut off the residual current power lines, are discussed in this paper.
Keywords: electrical fire monitor, electrical fire control system, residual current protection device (RCD)
中圖分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：
引言
现行国家标准《防火漏电电流动作报警器》GB 14287—93定义：
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，它由电气火灾监控设备、电气火灾监控探测器组成。
设置电气火灾监控系统有何必要
近几年来，全国电气火灾事故数量呈上升趋势。据统计，2006年全国共发生火灾235941起，死2497人，伤2506人，直接经济损失13.6亿元。其中电气火灾31380起，占火灾总数的21.9%，居各类火灾原因的首位。引发电气火灾的原因有很多，如短路、过载、接地故障、接触电阻过大、泄漏电流等。其中，接地故障引起的火灾更具危险性。配电系统一般的短路、过负荷容易被熔断器、低压断路器等迅速切断而不致引起火灾。接地故障电流一般比较小，不足以使一般的过电流保护及时切断故障。故障点多数以电弧短路的形式出现，由于电弧阻抗较大，它进一步限制了故障电流，使过电流保护更难以动作，但其局部温度却很高，2 A的电弧温度可超过2 000℃ ，0．5 A的电弧能量已足以引燃可燃物质。所以防范电气短路火灾的重点是防范接地电弧短路。为了遏制电气火灾的上升势头，政府有关部门相继制订或修改了有关标准规范，要求在建筑中设置漏电火灾报警系统。
“漏电”在国际上的通用术语是“剩余电流”，其它有关国家标准也称“剩余电流”，因此新标准统一称“漏电”为“剩余电流”。
设置场所的相关规定及理解
一，GB50045-95(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》9.5章。
条文9.5.1里规定: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。
本条是按照建筑物使用性质和火灾危险性来确定是否设置该系统。笔者认为，高层建筑，不仅仅是在火灾危险性大，人员密集的场所设置，凡是能发生接地故障的场所均应设置，因为这些场所都可能会出现接地电弧而引发电弧性短路火灾。高层建筑楼层高，发生火灾后，灭火和救援工作困难，我们应该设置电气火灾监控系统，防患于未燃。
另外，关于“宜”字的把握，规范用词说明指出：表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样作。可见，“宜”原则上是首先要考虑设置的，没有特殊情况，没有经消防主管部门同意，是不能随便选择取消设置的。
二， GB50016-2006《建筑设计防火规范》，条文11.2.7规定，下列场所宜设置漏电火灾报警系统。
(1)按一级负荷供电且建筑高度>50 m的乙、丙类厂房和丙类仓库。
(2)按二级负荷供电且室外消防用水量>30 L/S的厂房(仓库)。
(3)按二级负荷供电的剧院、电影院、商店、展览馆、广播电视楼、电信楼、财贸金融楼室外消防用水量>25 L/S的其他公用建筑。
(4)国家级文物保护单位的重点砖木或木结构的古建筑。
(5)按一、二级负荷供电的消防用电设备。
该条文从供电负荷分级和消防用水量的角度来规定哪些场所宜设置该系统。其中，该条文中的第五条规定，按一二级负荷供电的消防用电设备宜设置该系统。笔者认为，消防设备要分两种，一种是平时也用的，如消防电梯，应该设置该系统；一种是平时不使用的，比如消防水泵，就不需要了。因为这类消防设备只有发生火灾的时候才会使用，而且使用的时候消防负荷一般不会超负荷，输电电缆采用的耐火电缆，也不容易被破坏而漏电。
三，国家标准GB 50096-1999(2003年版)《住宅设计规范》第6．5．2条第7款规定，每幢住宅的总电源进线断路器应具有漏电保护功能。
四，国家建筑标准设计标准图《全国民用建筑工程设计技术措施电气》(2003年版)第4．3．6条第7款规定，下列场所的供电干线或电源线路宜设置漏电保护或绝缘监视措施。
(1)商业大厦(包括地下商业街)。
(2)博物馆、展览馆建筑。
(3)影院、歌舞厅等娱乐场所建筑。
(4)餐饮、酒店建筑。
(5)医院、福利院、幼儿园等。
(6)易燃、易爆场所。
(7)公寓、高层居住建筑。
五，国际电工委员会IEC 1200—53、1994—10中593．3条明确要求采用两级或三级剩余电流保护装置，防止由于漏电引起的电气火灾和人身触电事故。
系统的基本组成及工作原理
1.基本组成 根据国家标准GB14287-2005《电气火灾监控系统》以及相关规范《电气火灾监控系统的设计方法》(暂行规定)，电气火灾监控系统的基本组成应包括：电气火灾监控设备、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三个最基本产品种类。笔者在实际的设计过程中，参考了上海零线电气的EF-ACS系统。该系统完全满足相关国家规范和标准。基本结构如下：
2.其基本原理是，当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头(如剩余电流互感器、温度传感器等)利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集，并输送到监控探测器里，经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到事故现场进行检查处理，并将报警信息发送到集中控制台。电气火灾监控主机，应设在消防控制室或有人24小时值班的场所。主机电源应取自控制中心的消防供电(AC220V)。
剩余电流监控取值
剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围，依据国家标准GB14287.2-2005中，4.2.2的规定，不应小于20mA，不应大于1000mA，且报警值应在设定值的80﹪—100之间。 按着此项要求，一般来说把电源总进线处的剩余电流动作值定为400—800mA，电源分支线路上的剩余电流动作值定为100—400mA。
在实际现场，设置剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值，具体地说应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍，且不大于1000mA。其中线路及设备的正常泄漏电流值可参考《工业与民用配电设计手册》第三版（中国航空工业规划设计院编）表11-43，11-44，11-45。
具體设计中可参考如下值
1．漏电火灾报警装置应安装在以上区域配电箱的主开关处；当仅有一级漏电火灾报警装置时，其所警戒的区域计算漏电流值不应大于250mA（或额定漏电流动作值500mA）。动作时间为0.3～0.5秒。
2．当设置一级漏电火灾报警装置不能满足要求时，应考虑划小报警区域或设置多级漏电火灾报警装置。在需要设置二级漏电火灾报警装置时，二级漏电火灾报警装置应安装在该区域的分配电箱的主开关处。其装置所警戒的区域计算漏电流值不应大于150mA（或额定漏电流动作值300mA）。二级动作时间为0.2～0.3秒。
3．旅馆、饭店、集体宿舍、公共浴室的插座、照明配电支路的服务面积大于150m2，其计算漏电流值大于50mA时，应在末端支路装设漏电火灾报警装置。末端动作时间<=0.1秒。
4．为了保证有选择地切断故障，要求上下级漏电火灾报警装置的额定漏电流动作值之比为2.5-3。如果要求在时限上满足选择性动作，只有利用上一级漏电火灾报警装置的断路器带短延时脱扣器使之延时动作，并应符合配电设计保护电器的配合要求。
电源切断问题
《高规》第9．5．2．3条规定，剩余电流火灾报警系统应能切断剩余电流线路上的电源，并显示其状态。笔者认为，是否切断电源，分两种情况
1。对于旦切断电源，因停电造成重大经济损失及不良社会影响或危及人身安全的电气装置或场所，应不切断电源而把报警信号传到消控中心或值班室，准确报出故障线路地址，由人员迅速消除故障隐患。
例如以下这些场所：
(1)公共场所的应急照明。
(2)确保公共场所安全的设备。
(3)消防设备的电源。
(4)防盗报警的电源。
(5)其他不允许停电的特殊设备和场所。
2．若是防止人身电击事故，则上述场所的负荷末端保护不得采用报警式剩余电流动作保护装置。
总结
以上是我对电气火灾监控系统设计的初步认识和理解，欢迎各位同行，老师批评指正。
【参考文献】
[1] 中国航空工业规划设计研究院．工业与民用配电设计手册[M]．3版．北京：中国电力出版社，2005．
[2] 王厚余．低压电气装置的设计安装与检验[M]．北京：中国电力出版社，2003．
[3] GB 50045-1995 高层建筑民用设计防火规范(2005年版．
[4] GB 50016-2006 建筑设计防火规范．
[5] GB 13955-2005 剩余电流动作保护装置安装和运行．
[6] 上海零线电气，《电气火灾监视与控制系统》。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。