對(duì)建筑電氣中漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的探討
摘要：建筑火災(zāi)的主要原因大多是因電氣引起的，電氣火災(zāi)所占比例非常大。而引發(fā)電氣火災(zāi)的原因又有很多，如短路、過負(fù)荷、接觸電阻過大、泄漏電流等等。其中，漏電電流是指不同電位導(dǎo)體之間的非正常電流。因此漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用非常重要，本文著重對(duì)建筑電氣中漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：建筑電氣，漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)用探討
漏電電流的危害性在于在漏電電路中電阻大的地段容易發(fā)熱，在接觸不好的地方容易產(chǎn)生火花，在漏電回路中發(fā)熱或打火花的地方如有可燃物質(zhì)，就會(huì)引起漏電火災(zāi)。同時(shí)，由于漏電電流的積累作用，還可能進(jìn)一步引發(fā)相間短路和單相對(duì)地短路。因?yàn)槁╇婋娏饕话愣驾^小，不能有效地使保護(hù)電器(斷路器、熔斷器)及時(shí)動(dòng)作切斷供電電源，所以必須采用一種新的技術(shù)設(shè)備來監(jiān)控它，最好是能同時(shí)監(jiān)控并發(fā)現(xiàn)短路、過負(fù)荷、過電壓等電氣火災(zāi)隱患。這種新的技術(shù)設(shè)備就是漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。在2005年新修訂的GB50045-1995《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)和2006年新修訂的GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡稱《建規(guī)》)都增加了在電氣火災(zāi)危險(xiǎn)性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的規(guī)定。
2什么是漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)
2.1定義
GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的安裝和運(yùn)行》(以下簡稱《剩余電流》)中定義，“剩余電流動(dòng)作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)”是指用于監(jiān)測剩余電流的互感器、剩余電流探測器、報(bào)警器或控制器構(gòu)成的電氣火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測并實(shí)施報(bào)警或切斷電源的裝置。“漏電”在國際上的通用術(shù)語就是“剩余電流”，其他有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)也稱“剩余電流”，因此，《高規(guī)》和《建規(guī)》中有關(guān)條文要求設(shè)置的漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是《剩余電流》定義的“剩余電流動(dòng)作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)”。
2.2功能
漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路的短路、漏電、過載、過壓、欠壓等故障和異常狀態(tài)，能切斷漏電線路上的電源，儲(chǔ)存各種故障和操作試驗(yàn)記錄，同時(shí)還具有來電報(bào)警、聲光報(bào)警的功能。同時(shí)，系統(tǒng)還可與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，切斷非消防電源�？傊�，漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能對(duì)電氣線路的故障和異常狀態(tài)進(jìn)行全程監(jiān)控，提醒人們及早發(fā)現(xiàn)和消除電氣火災(zāi)的隱患，從而保障人身和財(cái)產(chǎn)的安全。
2.3系統(tǒng)組成及工作原理
目前，國內(nèi)漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品主要分為三種類型:多功能漏電開關(guān)型；電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)探測器(報(bào)警器)分離配置型；漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)合二為一型。下面筆者僅以福建一家公司生產(chǎn)JHA系列的漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)為例，對(duì)目前應(yīng)用最多的電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)探測器(報(bào)警器)分離配置型的產(chǎn)品進(jìn)行說明。
這種漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由防火漏電電流動(dòng)作報(bào)警器、總線制傳送儀和工控機(jī)(系統(tǒng)集中處理器)三部分組成。如圖1所示。
圖1JHA系列漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
JHA系列報(bào)警器系統(tǒng)是漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的前置部分，主要功能是對(duì)配電回路的漏電電流、三相工作電流進(jìn)行有效監(jiān)控，并通過FH總線制傳送儀將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳至工控機(jī)。當(dāng)受監(jiān)控的某一路漏電電流、工作電流超過事先設(shè)定預(yù)報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)能準(zhǔn)確探測到漏電點(diǎn)的地址并顯示在工控機(jī)上，同時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)切斷漏電線路的電源(也可將系統(tǒng)的控制模式設(shè)置為手動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)后，值班人員可以根據(jù)顯示的故障報(bào)警地址，到現(xiàn)場進(jìn)行處理)。同時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將故障線路地址、故障類型、故障發(fā)生時(shí)間和漏電電流值、三相電流值等數(shù)據(jù)以及各種操作試驗(yàn)信號(hào)顯示并存儲(chǔ)。
3采用“系統(tǒng)”的必要性及與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)系
3.1采用“系統(tǒng)”的必要性
其實(shí)，早在很多年以前，GB50054-1995《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.4.20條就規(guī)定:為減少接地故障引起的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)而裝設(shè)的漏電電流動(dòng)作保護(hù)器，其額定動(dòng)作電流不應(yīng)超過0.5A。這里所說的漏電電流動(dòng)作保護(hù)器亦稱電氣防火報(bào)警器，我們稱之為傳統(tǒng)的漏電保護(hù)器，它與漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)相比，具有下列缺點(diǎn)和不足。
(1)傳統(tǒng)的斷路器或漏電保護(hù)器，保護(hù)線路時(shí)，大部分原理靠熱磁脫扣而動(dòng)作，容易受環(huán)境溫度的改變而改變，造成保護(hù)值精度不準(zhǔn)確。而且功能單一，一般只具有過電流、短路、漏電保護(hù)功能，一旦動(dòng)作時(shí)，將長時(shí)間停電，影響用戶的正常用電。
(2)傳統(tǒng)的斷路器或漏電保護(hù)器，采用硬件驅(qū)動(dòng)，對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的保護(hù)方式難以實(shí)現(xiàn)智能化，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和數(shù)據(jù)分析，故障類型不清楚，不能記錄查詢故障，各種重要電氣參數(shù)無法顯示等等，如果需完成各種功能組合，需增加各種附件或模塊，造成配件不統(tǒng)一、構(gòu)件匹配難的問題，不能滿足不同用電場合的需要。而漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)采用互感器檢測CPU控制，除了具備傳統(tǒng)的漏電保護(hù)器的功能外，還具有探測到漏電電流后，能準(zhǔn)確報(bào)出故障線路地址，監(jiān)視故障點(diǎn)的變化，儲(chǔ)存各種故障和操作試驗(yàn)信號(hào)，切斷漏電線路的電源等功能。而且所有數(shù)據(jù)檢測、分析、控制，全部由單片機(jī)控制完成，并與PC機(jī)構(gòu)成雙向通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳控制、記錄，具有系統(tǒng)化控制、靈敏度高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。這也正是我國推廣使用漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的原因所在。
3.2漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)系
表面上看，建筑中漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)都是為了防范火災(zāi)而設(shè)置的報(bào)警系統(tǒng)，但二者在功能上還是有區(qū)別的:火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是對(duì)火災(zāi)初期的煙、熱和火焰輻射的探測，通過報(bào)警使人及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)把火撲滅在初期階段；而漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是通過對(duì)剩余電流的監(jiān)測來發(fā)現(xiàn)電氣故障并切斷漏電線路的電源進(jìn)而預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。可見，在建筑中設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)都是必要的。但二者又絕不是孤立的，而是相輔相成的。隨著建筑電氣系統(tǒng)的不斷完善與進(jìn)步，漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)成為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)已經(jīng)成為可能。這樣，既可大大地提高防范火災(zāi)的高效性，又減少了工程的投資。
4漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用
4.1應(yīng)用范圍
(1)為減少電氣火災(zāi)事故的發(fā)生，除《高規(guī)》9.5.1條作了明確規(guī)定，另外，《建規(guī)》第11.2.7條也規(guī)定，按一級(jí)負(fù)荷供電且建筑高度大于50m的乙、丙類廠房和丙類庫房等五類場所和設(shè)備宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
(2)除國家消防技術(shù)規(guī)范明確規(guī)定的場所應(yīng)安裝漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)外，根據(jù)該系統(tǒng)在工程實(shí)踐中已被證明了的預(yù)防電氣火災(zāi)的作用，本人建議按消防技術(shù)規(guī)范可不設(shè)置但有條件的重要單位或場所，像國家機(jī)關(guān)、廣播電臺(tái)、電視臺(tái)、郵政局、通信樞紐、發(fā)電廠、博物館、重要的科研單位等等，也宜安裝該系統(tǒng)。日本1978年在其《內(nèi)線規(guī)程》EAC8001-1978第190條明確要求建筑面積在150m2以上的旅館、飯店、公寓、集體宿舍、家庭公寓、公共住宅、公共浴室等地必須安裝能自動(dòng)報(bào)警的漏電火災(zāi)報(bào)警器。此規(guī)程為日本電氣火災(zāi)的控制起了重要作用。日本人均用電量為我國的8倍，而其電氣火災(zāi)只占火災(zāi)總數(shù)的2%～3%。目前國內(nèi)在已安裝使用的漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)查，在使用過程中確實(shí)發(fā)現(xiàn)了不少起火隱患，及時(shí)報(bào)警提醒人員去消除這些隱患，得到了廣大用戶的認(rèn)可和好評(píng)。
例如：北京市某家具裝飾城，在漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)剛安裝完工之后，就發(fā)現(xiàn)了18個(gè)漏電故障點(diǎn)(主控機(jī)漏電報(bào)警)。經(jīng)過勘察，發(fā)現(xiàn)了5個(gè)嚴(yán)重漏電點(diǎn)。例如，在三層第09號(hào)配電箱第5照明供電回路中發(fā)現(xiàn)1A的漏電電流，而且漏電電流忽大忽小，第5照明回路為三層西側(cè)通道日光燈照明供電回路，最后在三層的一照明日光燈的母線槽內(nèi)發(fā)現(xiàn)了漏電點(diǎn)。漏電的原因是給日光燈供電的火線(相線)頭銅線太長，擰在接線端子上后，余下裸露部分與母線槽鐵殼在不斷的拉弧打火。長時(shí)間的打火已經(jīng)將母線槽內(nèi)其它的塑銅電線的絕緣外皮損壞，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，漏電電流會(huì)不斷增大，電弧也隨之加大，最后將會(huì)引燃母線槽內(nèi)的塑銅電線，引發(fā)火災(zāi)事故。
4.2系統(tǒng)選型
我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)介紹了目前漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的三個(gè)主要類型，下面，筆者對(duì)這三種不同類型的漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行分析。
(1)多功能漏電開關(guān)型。其特點(diǎn):具有包括剩余電流探測、報(bào)警功能在內(nèi)的擴(kuò)展多功能，集漏電、短路、過載、過壓、欠壓、缺相、延時(shí)送電、防誤合閘甚至防雷等功能于一身，并可以組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。此種類型產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn):保護(hù)功能多、內(nèi)置電流互感器(包括電流互感器和零序電流互感器)、接線少、整合度高、使用方便；其缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率偏高、產(chǎn)品品種不全，由于沒有總線短路保護(hù)模塊，局部總線短路容易導(dǎo)致全系統(tǒng)癱瘓。
(2)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)探測器(報(bào)警器)分離配置型。此種類型產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn):不含電源控制開關(guān)，不串入配電系統(tǒng)，只通過探測器取樣信號(hào)和脫扣控制，無論新工程還是改造工程都比較方便，二總線，有總線短路保護(hù)，性能穩(wěn)定可靠；此種類型產(chǎn)品缺點(diǎn):一般只有剩余電流和過電流探測功能�？梢灶A(yù)見，與配電系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的此種結(jié)構(gòu)形式將會(huì)是今后漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。
(3)漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)合二為一型，這種產(chǎn)品是第二種產(chǎn)品的一種特例，只是其總線直接使用普通火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的二總線，并省去集中控制器和上位機(jī)，由增強(qiáng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器整合剩余電流探測報(bào)警功能后一并控制。這種類型產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn):可節(jié)省漏電火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)集中控制器和上位機(jī)，并節(jié)省組網(wǎng)布線，主要節(jié)省了豎井線，消防中心一體化監(jiān)控，界面統(tǒng)一，方便管理；缺點(diǎn):組合后，相對(duì)復(fù)雜的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)故障也可能會(huì)造成漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)癱瘓，使得系統(tǒng)可靠性降低。
通過上述分析，可見第一種產(chǎn)品功能齊全，但故障率偏高，第三種產(chǎn)品雖然節(jié)省產(chǎn)品費(fèi)用，但由于這種類型產(chǎn)品的技術(shù)還不是十分成熟，穩(wěn)定性較差。在此，筆者建議在選用漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，最好還是設(shè)置相對(duì)獨(dú)立的第二種電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)探測器(報(bào)警器)分離配置型的漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)為宜。
5結(jié)束語
目前，漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)屬于新興學(xué)科，但已經(jīng)引起了國內(nèi)科研、生產(chǎn)部門的高度重視，福建俊豪國際電氣有限公司、北京華宇先鋒電氣安全科技有限公司、北京德派森電氣技術(shù)發(fā)展有限公司等企業(yè)都研發(fā)了具有自己特色的產(chǎn)品。漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)屬于先期預(yù)報(bào)警系統(tǒng)。它與傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同的是電氣漏電火災(zāi)報(bào)警是為了避免因電氣火災(zāi)而造成損失，而傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是為了減少已發(fā)生火災(zāi)損失，所以已經(jīng)安裝了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的單位，仍需要安裝漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，且應(yīng)選擇電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)探測器(報(bào)警器)分離配置型的漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)為宜。
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