对电气火灾监控系统的相关技术分析

摘要:文章分析了电气引起火源的种类，并对电气火灾监控系统的工作原理和组成结构进行了相关的阐述，对规范电气火灾监控系统的设置和使用作出了相关建议。

关键词:电气,火灾监控系统,剩余电流,火灾自动报警

前言

近年来,电气火灾事故发生率居高不下。电气火灾的数量约占特大火灾总数量的50 %~80%。每年火灾造成的人员伤亡和财产损失巨大, 预防和有效遏制电气火灾的任务已经迫在眉睫。国家有关部门相继制订或修改了有关标准规范,要求在建筑中设置电气火灾监控系统。可以说,预防建筑电气火灾是今后有关场所电气设计中一个相当重要的方面。

1 电气引火源

电气引火源分为过热型引火源和放电型引火源两种。

1.1 过热型引火源

过热型引火源又称异常高温部位或危险温度部位。电气线路和设备发热部位产生异常高温,如果超过有关技术规定的最高允许温度或温升,将加速绝缘老化,甚至损坏或者直接引燃周围的可燃物,从而引起电气火灾。导致电气火灾的过热型引火源主要由以下4种故障原因引起:电气线路或设备线圈发生短路；电气线路或设备过载；导体连接部分接触不良,接触电阻过大；导体绝缘性能下降, 引起剩余电流过大。

1.2 放电型引火源

放电型引火源即电气线路和设备产生的故障火花和电弧。通常它可以产生几千K的高温, 可以直接引燃电气线路和设备周围的可燃物,是特别危险的引火源。不过,在实际中放电型引火源相对于过热型引火源数量要少一些。故障火花和电弧主要由以下故障原因产生:电气线路和设备发生电弧性接地故障；电气线路和设备发生相间短路、单相短路或者断线；电气设备线圈内部层间和匝间短路；熔断器熔丝的松动、短路和熔断等。

2电气火灾监控系统的概念及原理简介

2.1电气火灾监控系统的概念

GB 14287-2005 电气火灾监控系统第一部分中,电气火灾监控探测器被定义为:探测被保护线路中的剩余电流、温度等电气火灾危险参数变化的探测器。这

个标准的第二部分中又规定,电气火灾监控探测器以探测参数区分有剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器两种。

可见,剩余电流和温度是电气火灾防范的重点,也就是电气火灾监控系统所要监测的对象。

2.2剩余电流式电气火灾监控系统原理

剩余电流监控系统的检测元件是探测配电线路剩余电流的互感器, 相线( La,Lb,Lc) 和中性线N 同时、同向穿过它的一次绕组。当剩余电流I d= 0时,互感器二次绕组没有感应电压。当配电线路发生接地故障时,剩余电流不再等于零,此时在电流互感器二次绕组产生感应电压U和感应电流。这些信号被送至剩余电流监控探测器,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。

2.3测温式电气火灾监控系统原理

在国标《电气火灾监控系统》中包含了“测温式电气火灾监控探测器”。它的检测元件是一段长约数米的测温线,将测温线缠绕在需要监测的物体上,如铜芯导线、插接母线、配电箱等。当被监视部位温度达到报警设定值时, 探测器应在40 s 内发出报警信号。这个报警温度是可调的, 一般在55℃ ~ 140℃之间。测温式电气火灾监控探测器和剩余电流式电气火灾监控探测器共用一台监控主机,组成一个完整的系统。

3 剩余电流式电气火灾监控系统组成

剩余电流式电气火灾监控系统如图1所示。系统主要由剩余电流互感器、剩余电流式电气火灾监控探测器、剩余电流式电气火灾监控主机以及系统总线组成。剩余电流互感器采用矩形窗口设计,方便电缆或铜排穿线。在不同等级的电流回路上,对剩余电流互感器的电性能要求是相同的,只是窗口尺寸不同。对于改造工程,适合选用开口型的电流互感器(由两半扣合),这样可以尽量不触动原来配电箱( 柜) 的内部导线和器件布置。需要注意的是,穿过检测元件——电流互感器的只能是三根相线和一根中性线,保护线(PE 线)和保护中性线( PEN 线)是不能穿过互感器的。剩余电流互感器根据框架电流可分为100 A, 225 A, 400 A等几种,它的额定漏电动作电流也是可调的,分300 mA,500 mA,800mA等。互感器通过RW3×1.0电缆连接到探测器上。

探测器的作用是接收、分析互感器传送来的信号,并在有漏电发生时进行报警。电气火灾监控主机通过总线与探测器连接,通过现场总线向探测器发出巡检命令,接收探测器的状态信息(报警、故障、供电电路失电、剩余电流数值),当主机监测到常信息时,进行声光报警并显示相应信息和信息类型。电气火灾监控主机还可通过RS485通讯口将信息传给图形显示系统,图形显示各种信息,并将信息

数据储存在其数据库中,以备日后查询。电气火灾监控主机应放置在消防控制室或有人员24 h 值班的场所。电气火灾监控主机可以通过通讯总线连接到火灾自动报警控制器上,电气火灾监控成为火灾自动报警系统的一个组成部分。目前有些电气火灾探测器能够同时监测剩余电流和温度, 以JHA/ DT-T4 型综合式电气火灾探测器为例,它同时可监测8 路剩余电流信号和2 路温度信号,并且测温线的温度有2 m ~8 m几种。这种具备综合功能的产品,在设计和使用上都比较方便和经济。

4电气火灾监控的分级保护原则

根据用电负载及线路情况,通常把低压配电线路分为电源总进线、干线、分支线及所连接的用电设备三级,线路较简单的可分为二级。由于每一级的正常泄露电流都不一样,另外每一级故障时切断电源所造成的影响也不一样,所以需要选择不同额定动作电流、不同动作特性的探测器。以采用三级保护方式的民用建筑配电线路为例,其分级保护示意图如图2 所示。

第三级(末级) 是分支线及其用电设备。这里的用电设备是指照明装置、空调、计算机及其他电器等。这一级的保护目的主要是防止人身触电。通常选用额定剩余动作电流小于300 mA,动作时间小于0.1 s 的剩余电流探测器,而且探测器应能够发出信号切断受控点的电源。

第二级是干线漏电火灾的保护。这里所谓干线是指它的始端至各分支线之间的一段较长的线路。这一级探测器的额定剩余动作电流应选为正常泄露电流的2倍, 一般约在300mA~ 500mA。由于干线供电电源被切断的影响较大,这一级剩余电流探测器一般只用来报警,不用来联动切断受控点的电源。

第一级是电源总进线漏电火灾的保护。这里所谓电源总进线是指它的始端至各分干线之间的一段较长的线路。同第二级的防护目的一样, 因此探测器只用来报警,不用来切断电源。它的额定剩余动作电流应比第二级大一些,一般选取为0. 5 A~ 1 A。

这个值也应为电源总进线正常泄露电流的2 倍左右。重要线路,包括消防、安防、应急电源、通道照明线路及不容许停电的重要场所,根据规范规定,安装纯报警式剩余电流探测器,报警但不切断电源( 不控制脱扣),既保证了用电安全又保证了供电的不间断性。

测温式电气火灾监控探测器一般设置在第一级、第二级, 监测包括线缆在内的低压配电装置中关键部位的温度,采用接触式布置法。当被检测对象为绝缘体时,宜将探测器的温度传感器直接设置在被探测对象的表面。当被检测对象为配电柜内部的温度变化时,宜靠近发热部件,采用非接触式布置。

5 电气火灾监控系统与火灾自动报警系统的区别与联系

虽然主要目的都是为了防范火灾,但电气火灾监控系统和火灾自动报警系统还是有区别的。火灾报警系统是对火灾初期的烟,温的探测, 通过消防报警和联动控制系统把火灭在阴燃和初期阶段；电气火灾监控系统是对电气火灾的预警,在被监控的电气线路发生火灾之前, 就能有效地检测到异常情况,从而防止电气火灾的发生。

这两个系统之间并不是彼此孤立的,电气火灾监控系统完全可以成为火灾自动报警系统的一个子系统。随着建筑电气系统的不断完善与进步,新产品的不断推陈出新,电气火灾报警系统与火灾报警系统可以统一为一个大的报警系统,这样既可以完善火灾报警系统的功能,也可以减少工程的投资。

结语

电气火灾监控系统是一种新技术、新产品,相对于传统火灾自动报警系统的广泛应用,电气火灾监控系统在目前应用得还不是很广泛。但通过实际使用情况来看,它对电气火灾有着高效的探测和报警功能。它的健康成长和发展，还需要行业专家和企业共同的努力。只有认真实践，不断调查研究，不断总结提高，才能使电气火灾监控系统的推广应用有理可据，行之有效。

参考文献

[1]刘鸿国.电气火灾预防检测技术[M].北京:中国电力出版社, 2006.