吳海英
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
摘要 剩余電流式電氣火災監控系統是電氣火災監控系統的一種主要形式，能夠準確監控電氣線路的漸變型故障，能發現電氣線路的火災隱患，及時提醒相關人員去消除這些隱患。在工程實踐中應適當采用分級保護，剩余電流保護裝置的位置設置應符合相關規范的要求，剩余電流互感器必須套住所有的相線和中性線，相線和中性線的穿線方向要一致，某一根線不能反穿，且某一根線不能在互感器上纏繞。
關鍵詞 剩余電流；漸變型故障；突變型故障；剩余電流保護裝置；分級保護
0 引 言
在每年發生的火災事故中，電氣火災占較大比例，對人身及財產造成巨大損失。因此如何利用各種科學手段有效防范電氣火災的發生，成為當務之急。其中電氣火災監控技術是防范電氣火災發生的有效手段。本文旨在以安科瑞電氣火災監控系統為例介紹電氣火災監控技術的性能和其在工程應用中的注意事項。
1 電氣火災的成因
電氣火災的成因主要是電氣線路或設備的短路、過負荷、接觸電阻大、漏電和開路，按火災發生在電力系統的位置不同，將電氣火災分為變配電所火災、電力線路火災和電氣設備火災。究其具體表現形式，分為突變型故障和漸變型故障，兩種故障導致的最后結果都是短路。突變型故障也稱為金屬性短路故障。傳統的過電流電器如斷路器或熔斷器對于突變型故障，直接動作于脫扣，效果明顯；但是對于接觸電阻過大、過負荷、漏電等漸變型故障，反應遲緩，演變成突變型故障，以致釀成火災。
2 電氣火災監控技術的提出
電氣故障通常是發生在接線端子間或者線路接頭處或泄漏電流處，故障表現形式是溫度升高或泄漏電流，均為隱形故障，如果不利用一定的技術探測手段，是無法知曉的，故障持續發生直到發展為電氣火災事故。
通用的電工產品如過流過載保護電器用于執行操作和實施保護，能夠防止由線間金屬性短路故障和長時間過載發熱或接地電弧性短路故障（漏電）引發的電氣火災，但基本上屬于被動預防。特別是對于線間端子或線路發熱溫度緩慢升高，或泄漏電流緩慢增大而引發的金屬性短路或過載故障或接地電弧性故障，不能提早有效防范。因為傳統的電工保護產品都是在一定的參數下動作的，如果故障電流達不到保護開關的整定值，那么保護開關就不會動作。工程實踐中，如果設計、安裝錯誤或粗心大意，導致電工保護產品不匹配或施工質量差，則存在這種電氣故障的風險就比較大。而電氣火災監控技術則能夠對這種電氣故障隱患主動監控、預警。從電工角度看，屬于輔助性主動預防安全手段。
3 電氣火災監控系統的組成及工作原理
3.1 電氣火災監控系統的含義
電氣火災監控系統是指當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統。
3.2 電氣火災監控系統的基本組成
Acrel-6000電氣火災監控系統由AKH-0.66L系列剩余電流互感器、ARCM-NTC溫度傳感器、ARCM系列監控探測器和Acrel-6000系列監控設備等構成。系統各設備之間均采用總線（雙絞線）進行連接，施工布線簡單方便。
本文主要討論剩余電流式電氣火災監控系統，也稱漏電火災報警系統。它由Acrel-6000系列監控設備、ARCM系列監控探測器和AKH-0.66L系列剩余電流互感器等構成（如圖1所示）。
圖1 Acrel-6000/B（壁掛式）電氣火災監控系統
3.3 剩余電流式電氣火災監控系統的工作原理
一個電氣系統的輸入、輸出端電流值，當無任何損失時，其流入及流出的相量和為零，也就是無剩余電流；如果這個電氣系統有電流泄漏，這個系統的電流相量和就不為零，對外有了泄漏電流，系統中便產生了剩余電流。剩余電流是由AKH-0.66L系列剩余電流互感器檢測出的，AKH-0.66L系列剩余電流互感器將信息傳送到ARCM系列監控探測器里，經放大、A/D轉換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發出報警信號，同時也傳送到Acrel-6000系列監控設備中，再經監控設備進一步識別、判定，當確認可能會發生火災時，監控設備發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警聲響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據以上顯示的信息，迅速到事故現場進行檢查處理，并將報警信息發送到集中控制臺。
4 主要表計功能及選型方案
主要表計功能及選型方案如圖2所示。
圖2 主要表計功能及選型方案
5 剩余電流式電氣火災監控系統在工程應用中的注意事項
5.1 電氣火災監控系統設置的必要性
隨著國家現代化建設的快速發展和人民生活水平的不斷提高，用電量大為增加，相應的電氣火災事故的發生率則居高不下，造成的損失也是不可估量的，綜合考慮我國發生火災的趨勢，安裝電氣火災監控系統是非常迫切和必要的。雖然在國標《高層民用建筑設計防火規范》和《建筑設計防火規范》中，對是否安裝電氣火災監控系統是以“宜”安裝來表示的。關于“宜”字的把握，規范用詞說明指出：表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做?？梢?ldquo;宜”原則上是首先要考慮設置的，沒有特殊情況，沒有經消防主管部門同意，是不能隨便選擇取消設置的。
5.2 剩余電流式電氣火災監控系統不能用漏電報警器和漏電開關替代
電氣火災監控系統應是疊加在配電系統之上，注重于漸變型故障可能引發電氣火災因素的監測、預警及控制。傳統的電氣保護裝置如斷路器、熔斷器、漏電開關在突變型故障可能引發的電氣火災控制中，起直接作用。
剩余電流式電氣火災監控系統是一個聯網的整體裝置，是一個完整的系統，而不是以往分散設置的單個電氣火災監控探測器或傳統漏電開關可以勝任的。《高層民用建筑設計防火規范》條文說明中，也特別強調“這些設備要采用國家消防電子產品質量監督檢驗中心檢測合格的產品，以確保質量安全”，可見并非是使用普通漏電開關就可以的。
5.3 火災自動報警系統不能代替剩余電流式電氣火災監控系統
剩余電流式電氣火災監控系統主要用來監測引起電氣火災的剩余電流這個物理量，以預防為主，用于火災發生前的監測，主要是避免火災引起的損失。而火災自動報警系統主要用于火災發生后對火災現場的煙，火焰溫度和光輻射等量進行監測，主要是減少火災引起的損失。也就是說剩余電流式電氣火災監控系統是著重于電氣火災發生前期的隱患先兆預警；而火災自動報警系統則是著重于火災已發生的報警及其處理。兩個系統各司其職，沒有功能交集，因此火災自動報警系統不能替代剩余電流式電氣火災監控系統。
5.4 剩余電流保護裝置（RCD）的安裝
ARCM系列監控探測器主要安裝于建筑、工業等低壓配電TN、TT系統。其剩余電流保護功能適用于TN-C-S系統、TN-S系統及局部TT系統，但不適用于TN-C系統（除非將其改成TN-S系統或局部TT系統）。剩余電流保護裝置（RCD）在不同的系統接地形式中應正確接線。單相、三相三線和三相四線供電系統中的正確接線方式，如圖3所示。
圖3 剩余電流保護裝置（RCD）的接線方式
AKH-0.66L系列剩余電流互感器一般設計安裝于樓層電源總進線端，ARCM系列監控探測器設計安裝于配電箱或控制箱（柜）的箱門上，有利于值班人員觀察各種數據信息。系統終端控制臺應安裝值班室、消防中心，有利于值班人員監督并及時發現隱患。
AKH-0.66L系列剩余電流互感器可安裝在斷路器的進線端或出線端。安裝時，必須嚴格區分N線和PE線，N線應通過剩余電流互感器。通過剩余電流互感器的N線不得作為PE線，不得重復接地或接設備外露可接近導體。PE線不得介入電氣火災監控裝置。裝設了ARCM系列監控探測器的支路，其中性線只能作為本回路的中性線，禁止與其它回路的中性線相連，其它線路或設備也不能借用已采用剩余電流保護裝置后的線路或設備的中性線。相線和中性線N穿線時，方向要一致禁止相線或中性線反穿；也禁止相線和中性線在剩余電流互感器上纏繞；也不能只套住PE線。
安裝完畢后應由專業技術人員設定參數符合現場實際要求，同時要進行操作實驗，保證剩余電流保護裝置的正常運行。
5.5 剩余電流保護裝置的位置設置原則
電氣火災監控系統應符合《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》GB13955。為了避免大面積停電，應采用分級保護，即電源端或分支線路上的剩余電流保護裝置應與末端的剩余電流保護裝置的動作特性應當協調配合，從而實現具有動作選擇性的分級保護。
一般情況下，在電源進線端或分支主回路上，應選用低靈敏度延時型的剩余電流保護裝置。而在末端，剩余電流動作值要小于30mA，額定動作時間要小于0.1S，主要用于防人身觸電保護。建筑各樓層總進線處可安裝一臺或若干臺探測器，但應根據正常泄漏電流大小，正確設定動作參數。一般總進線處的剩余電流為200mA～500mA。重要負荷：包括消防、安防、應急電源、通道照明線路及不允許斷電的場所，根據GB13955的規定，應將探測器設置為報警方式保護；在采集漏電電流、過電流等信號，超過報警值時，只發出聲光報警信號，不切斷電源，同時將采集的信號通過總線方式，傳送到控制中心，可設置手動斷電模式，既保證了用電安全，又保證了供電的不間斷性。
6 結 語
目前電氣火災監控系統的應用已引起國內科研、設計、生產和管理部門的高度重視。為了使電氣火災監控系統能夠正常運行，達到火災前期及時預報警的目的，應嚴格按照標準執行，在性能設計和工程應用中必須嚴格把關，避免出現不必要的問題，從而影響系統功能的穩定運行。
參考文獻
[1] 公安部消防局.中國消防年鑒（2008、2009）.北京：中國人事出版社，2008、2009.
[2] DB34/T855-2008,《電氣火災監控系統設計、施工及驗收規范》
[3] 安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.1版.
作者簡介：
吳海英 主要研究方向為電氣火災安全，手機15000539641 QQ :2880157856 Email: acrelwhy@163.com網址：http://www.acrel-efs.com/