浅谈电气火灾监控系统设计

1浅谈电气火灾监控系统设计中维国际工程设计有限公司江华摘要：本文通过对相关国家标准、图集的学习理解，分析了电气火灾监控系统产品的组成及分类，对各类电气火灾监控探测器的设置进行了探讨。关键词：电气火灾监控系统探测器设置1、概述我国是电气火灾的多发国家。近年来，由于用电设备的增多，电气火灾年均发生次数占各类火灾年均总发生次数的30%左右，占重特大火灾总发生次数的80%左右，居各类火灾原因之首。其造成的损失占火灾总损失的53%左右，这远远高于发达国家的同类数据。电气火灾发生的原因是复杂多样的，主要可归纳为短路、连接不良和电气装置安装不当三类原因。电气火灾监控系统是指当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统。该系统能在发生电气故障、产生一定电气火灾隐患的条件下发出报警，提醒专业人员排除电气火灾隐患，实现电气火灾的早期预防，避免电气火灾的发生，因此具有很强的电气防火预警功能。2、系统组成及分类电气火灾监控系统采用分层分布、开放式结构设计，由站控管理层、网络通讯层和现场设备层组成。目前广泛使用且有现行国家标准要求的用于电气保护的电气火灾监控产品包括：电气火灾监控器、剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器。电气火灾监控器设备按系统连线方式可分为：1）多线制电气火灾监控设备，即采用多线制方式与电气火灾监控探测器连接；2）总线制电气火灾监控设备，即采用总线方式与电气火灾监控探测器连接。电气火灾探测器按工作方式分类包括：1）独立式电气火灾监控探测器，即可以自成系统、不需要配接电气火灾2监控设备，独立探测保护对象电气火灾参数变化，并能发出声、光报警信号的探测器。2）非独立式电气火灾监控探测器，即自身不具有报警功能，需要配接电气火灾监控设备组成系统，不应直接接入火灾报警控制器的探测器回路。电气火灾探测器按原理分类包括：1）剩余电流式电气火灾监控探测器，即当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通，而产生近似正弦波形且其有效值呈缓慢变化的剩余的电流，当该电流大于预定数值时即自动报警的电气火灾监控探测器。2）测温式电气火灾监控探测器，即当被保护线路的温度高于预定数值时，自动报警的电气火灾监控探测器。3）故障电弧式电气火灾监控探测器，即当被保护线路上发生故障电弧时，发出报警信号的电气火灾监控探测器，其保护线路的长度不宜大于100m。4）热解粒子式电气火灾监控探测器，监测被保护区域中电线电缆、绝缘材料和开关插座由于异常温度升高而产生的热解粒子浓度变化的探测器，一般由热解粒子传感器和信号处理单元组成。其中，剩余电流式、测温式电气火灾监控探测器均有1带1和1带8之分，应根据电气线路敷设和用电设备的具体情况确定电气火灾监控探测器的形式与安装位置。故障电弧式、热解粒子式电气火灾监控探测器为新兴技术产品，相关国家标准在制定过程中，也将陆续进入市场应用阶段。3、系统设置电气火灾监控系统属于火灾预报警系统，是火灾自动报警系统的独立子系统。系统一般采用分级保护，低压配电线路根据具体情况采用二级或三级保护，在总电源端、分支线首端或线路末端安装电气火灾监控探测器，并由此组成电气火灾监控系统。电气火灾监控系统的设置不应影响供电系统的正常工作，不宜自动切断供电电源。3.1电气火灾监控器的设置电气火灾监控器是发出报警信号并对报警信息进行统一管理的设备，因此该设备应设置在有人值班的场所，一般设置在消防控制室。监控器应能接3收来自探测器的监控报警信号,并在30s内发出声、光报警信号，指示报警部位，记录报警时间，并予以保持，直至手动复位；报警声信号应能手动消除，当再次有报警信号输入时，应能再次启动。在设有消防控制室的场所，电气火灾监控器发出的报警信息、故障信息应能在消防控制室内的火灾报警控制器或图形显示装置上显示，但该类信息与火灾报警信息的显示应有所区别。3.2剩余电流式电气火灾监控探测器的设置考虑到每个供电系统都存在自然泄漏电流，此电流值根据线路上负载的不同有很大的差别，一般可达100mA~200mA，而GB50054-2011《低压配电设计规范》6.4.3条规定“为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的剩余电流监测或保护电器，其动作电流不应大于300mA”，即在火灾危险场所内，剩余电流监测器的动作电流不应大于300mA，一般场所不受此值限制，探测器报警值可根据实际情况宜设为300mA~500mA。剩余电流式电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则，宜设置在第一级配电柜（箱）的出线端。在供电线路泄漏电流大于500mA时，宜在其下一级配电柜（箱）设置，如图一所示：图一：剩余电流式电气火灾监控探测器系统示意图(图示中W4回路剩余电流大于500mA,，故选择在下级配电柜内设置剩余电流式电气火灾监控探测器)有关电气火灾监控探测器设置位置，四川省地方标准DB51/T1418-2012《电气火灾监控系统设计、施工及验收规范》，5.2.1条规定：“应在下列电力4线路或设备处设置监控节点：应急照明区域配电箱或楼层干线配电箱的总开关；消防水泵、消防风机、消防电梯等重要消防负荷的电源配电箱总开关；电梯电源配电箱的总开关......”GB50054-2011《低压配电设计规范》6.4.2条规定:“剩余电流监测或保护电器的安装位置，应能使其全面监视有起火危险的配电线路的绝缘情况”。对应6.4.2条文说明：“建筑物内配电线路的绝缘情况应受到全面监视，不能出现监测盲区。”而国家标准GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》9.2.2条规定：“剩余电流式电气火灾监控探测器不宜设置在IT系统的配电线路和消防配电线路中。”消防配电箱是否设置监控节点，地方标准与国家规范要求不一致，GB50116-2013的9.2.2条文说明“消防供电线路由于其本身要求较高，且平时不用，因此没必要设置剩余电流式电气火灾监控探测器”，笔者认为此说法欠妥，消防负荷中的应急照明，通常兼作普通照明，即平时也经常使用；地下车库一般采用消防排烟兼平时排风机，平时也会使用；消防电梯一般也兼作客梯使用；即使是消防专用的消防水泵，自动巡检装置也会使水泵定期运转。而非条文说明中的“平时不用”。借鉴IEC标准和许多发达国家对电气火灾防范作出的规定，其中日本《内线规程》规定150m²以上建筑面积的旅馆、住宅、公寓和其他一些建筑物都需装设剩余电流监控器，且宜作用于报警而不作用于切断电源。因此，笔者认为，电气火灾监控系统作为电力供电系统的保障型系统，具有很强的电气防火预警功能。在不影响供电系统正常工作的前提下，有必要对消防负荷配电箱进行监视，但设计时一定注意，监控器采用只报警不跳闸的设计原则，以保证消防电源的供电可靠性，“只报警”能及时提醒维护人员查看电气线路和设备，排除电气火灾隐患。3.3测温式电气火灾监控探测器的设置GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》9.3.1条规定：“测温式电气火灾监控探测器应设置在电缆接头、端子、重点发热部件等部位。”根据对供电线路发生的火灾分析，在供电线路本身发生过负荷时，接头部位反应最强烈。因此保护供电线路过负荷时，应重点监控其接头部位的温度变化，即5在配电柜（箱）内实行监控。测温式电气火灾监控探测器设置位置为金属部件时，温度传感器应具有3000V以上耐压，并需要具有电力施工资质的单位和人员操作。若温度传感器设置在以上部位的绝缘部分时，温度传感器应具有1500V以上耐压。3.4独立式电气火灾监控探测器在无消防控制室且电气火灾监控探测器设置数量不超过8只时，可采用独立式电气火灾监控探测器。该探测器不需要配接电气火灾监控设备，独立探测保护对象电气火灾危险参数变化，并能发出声、光报警信号的探测器。设有火灾自动报警系统时，独立式电气火灾监控探测器的报警信息和故障信息应在消防控制室图形显示装置或集中火灾报警控制器上显示，但该类信息与火灾报警信息的显示应有所区别。在非重要供电及无人值班的场所，独立式电气火灾监控探测器发出报警信号后，可以在经过一段延时之后，自动切断供电电源。独立式电气火灾监控探测器设置示意图如图二：方案I方案II图二：独立式电气火灾监控探测器设置示意图(方案I适用于未设消防控制室的区域报警系统，独立式电气火灾监控探测器的报警信号在火灾报警控制器上显示，方案II适用于未设火灾自动报警系统时，独立式电气火灾监控探测器将报警信号传至有人值班的场所。)4、结束语电气火灾监控系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，及时发现火灾隐患，通过报警提醒专业人员去消除这些隐患。电气火灾的防范应从设计、施工、管理等方面抓起，监控系统设置的规定涉及许多方面，笔者仅对标准、规范条文的理解和认识进行分析、提出看法，仅供同行参考，敬请批评指正。6参考文献[1]《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013[2]《电气火灾监控系统》GB14287-2005[3]《低压配电设计规范》GB50054-2011[4]《火灾自动报警系统设计规范实施指南》建筑电气2014.1-增刊[5]《火灾自动报警系统设计规范》图示14X505-1[6]《电气火灾监控系统设计、施工及验收规范》DB51/T1418-2012[7]《建筑物电气装置600问》王厚余