简述建筑电气设计中电气火灾监控系统

简述建筑电气设计中电气火灾监控系统

李俊华

中国联合工程有限公司浙江杭州310052

摘要：随着国民经济的发展，越来越多的大型商场、城市综合体、超高层建筑出现人们周围，这种人员密集型场所一旦发生火灾，将产生不可估量的生命财产损失。因此，电气火灾监控系统作为不同于传统火灾自动报警系统的先期预报警系统将发挥越来越重要的作用。在此篇文章中，笔者将对电气设计中电气火灾监控系统做一个简要的阐述和分析。

关键词：电气设计；剩余电流；电气火灾；监控系统；

一引言

近年来，随着城市中高层建筑、综合类建筑的迅速崛起，和人们生活水平的不断提高，家用、办公、商用电器的普及达到了前所未有的程度，城市居民用电量的成倍增长使得电气火灾也随之剧增，从上世纪八十年代起，电气火灾便逐渐成为各类火灾中的主角。电气火灾监控报警系统的合理运用，对于提前预测火灾或者及时对火灾进行报警，减少人们生命财产损失，减少火灾的社会危害方面都发挥了不可忽视的作用。

二、电气火灾监控系统的设置依据及要求

《建筑设计防火规范》（2018年版）、《电气火灾监控系统》、《火灾自动报警系统设计规范》、《低压配电设计规范》、《民用建筑电气设计规范》的颁布实施，给电气设计人员的设计提供理论依据，为我国电气火灾技术防范注入了强大的推动力。

三、电气火灾发生的原因

现阶段电能得到了广泛的开发与利用，电能的应用既造福了人类社会，同时也给人类带来了电击和电气火灾事故的危险。根据引发火灾的三个主要原因电气故障、违章作业和用火不慎来看，电气故障原因引发的火灾居于首位，据统计，2013年至2017年10月份，广州累计发生火灾1301起，累计发生电气火灾416起，占5年来10月火灾起数的32.0%，占死亡人数的100%，因此电气火灾是导致火灾多发、人员伤亡较大的主要因素。在电气火灾中短路起火约占60%，是最常见的电气火灾。当供电线路及设备由于安装使用不当、线路老化或机械损伤等原因，其绝缘性能下降，导致供电线路及设备与大地之间有不正常的电流流过，就会发生漏电。当人体接触故障电压会引起电击，绝缘破损可能发生接地故障而引起电气火灾。接地故障就是带电导体与地面的短路，电气线路及装置因绝缘破损有接地故障时，在漏电故障点和导电不良连接处将引起电弧、电火花，电弧具有很大阻抗和电压降，限制了故障电流，使过电流保护器不能动作或不能及时动作来切断电源，几百毫安的漏电电弧产生的局部高温达2000℃以上，足以引燃周围的可燃物发生电气火灾。而现有消防技术规范对电气防火的限制条文少，监督管理力度不够，造成大量用户的电气设计、施工、使用过程中存在诸多隐患。

四、电气火灾监控系统的分类、基本组成及工作原理

（1）分类及特点

a多功能漏电开关型：其由剩余电流式电气火灾监控探测器和空气断路器组合在一起。它既属于配电保护开关又属于电气火灾监控设备，内部将电流互感器、电源变换电路、信号处理电路、报警电路、通信联动接口、主回路分断开关整合在一起，具有包括剩余电流探测、报警在内的多种扩展功能，并可以联网实现远程监控和规范中要求的各项功能。这种设备型式的优点是内置电流互感器，接线少，整合度高，使用方便；缺点是结构复杂，故障率高，安装时需要改动配电箱（柜）内的线路，故不适用与改造工程中已经形成并使用中的配电箱（柜），并且此类产品的通信接口一般为422通信接口，4线制，没有总线短路保护模块，局部故障易导致整个系统瘫痪。

b分离配置整合型：电气火灾监控设备通过剩余电流式电气火灾监控探测器采样配电箱（柜）内的电流和剩余电流信号并经内置的处理器分析处理后上报集中控制器。集中控制器可以发出声光报警信号，同时还可以实现规范中要求的各项功能。这种设备型式的优点是不包括电源控制开关，不串入配电系统，只通过电流互感器对信号进行取样并进行控制，无论是新建工程还是改造工程都适用。二总线，有总线短路保护或故障节点关闭保护，局部故障时不会影响到系统中其他节点的正常运行；缺点是电气火灾监控设备和剩余电流式电气火灾监控探测器需要敷设信号线。

c分离配置型：这种型式是将电气火灾监控系统并入火灾自动报警系统，电气火灾监控系统的总线直接使用火灾自动报警系统的二总线，电气火灾监控系统的集中控制器和火灾自动报警系统的控制器合二为一，但电气火灾监控系统应设置独立显示器。这种设备型式的优点是可以节省电气火灾监控系统中集中控制器和上位机，并节约和简化了组网布线，方便管理；缺点是组合后两个系统的故障可能会互相影响。从技术的发展并结合两种设备型式的各自特点可以判断电气火灾监控设备和剩余电流式电气火灾监控探测器分离配置型的电气火灾监控系统是今后的主要发展方向。

（2）基本组成

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、线型感温火灾探测器。该系统能够对被保护电气线路中的电流、剩余电流、温度进行监视，并及时发现电气火灾隐患，预防电气火灾发生。

（3）工作原理

电气火灾监控系统集监视、报警、控制、集中管理于一体，总线上一般接监控探测器或监控单元，与主机进行通讯，传送全部数据采集信息。主机采集接收的数据，监测被探测电气线路的三相电流、剩余电流、温度、电压等参数的变化，以及反馈当前回路状态等信息。当被测线路发生异常时，电气火灾监控探测器通过互感器、温度传感器等工具采集信号并处理，当监测值超过设定阈值并且达到触发时间时发出报警信号，同时将报警信号上传至监控设备中，经进一步识别判定，监控主机发出火灾报警信号，报警指示灯灯亮，报警声音带卡，并在显示屏上提示报警信息，指定报警位置，值班人员迅速进行检查处理，将报警信息发送至集中控制台，同时也可由值班人员通过监控设备控制切断故障回路电源，联动其他消防设备，从而达到预防电气火灾的发生。

五、电气火灾监控系统的设计及注意事项

（1）采用合格的电气火灾监控设备

建设单位按要求设置漏电火灾报警系统；设计单位按要求进行设计并适当预留的用电负荷；建设单位和施工单位应采购经强制认证的电气火灾监控产品，并符合国家标准技术要求；公安机关消防机构在进行备案抽查和消防审核时，要求按规范设计、安装电气火灾监控系统，并在工程验收、备案时严格把关；在消防专项整治工作中，对存在电气火灾隐患的单位，监督单位设置电气火灾监控装置整改电气火灾隐患，对电气线路老化的要责令更换，对超负荷用电的要责令其改正，达到消除电气火灾隐患，提高电气线路和设备运行安全性。

（2）电气火灾监控设备的安装要求

根据国家标准《火灾自动报警系统设计规范》条文中关于分级保护的规定：电气火灾监控系统应根据建筑物的性质及电气火灾危险性设置，并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。选择剩余电流式电气火灾监控探测器时，应计及供电系统自然漏流的影响，并应选择参数合适的探制器；探测器报警值宜为300mA~500mA。

电气火灾监控设备以及系统的报警信号应设在消防控制室，当没有消控室时，设置在有人值班的场所。主机电源应取自控制室的消防供电(AC220V)。各监控探测器采用现场供电，电源接入点应在该级断路器的上端。

（3）电气火灾监控设备的布线要求

一般新工程在楼层设有专门楼层配电柜(箱)，可将探测控制器放在配电柜(箱)内，且离导电母线尽量远的导轨上安装，再将剩余电流互感器安套在电源母线上，固定牢靠，探测控制器与互感器之间的连线，应采用屏蔽导线。产品应按消防用电的规定执行。各个安装接线端，接线时不得反接，数量不得超过2根。在安装布线时应采取防雷、防火和防静电的三防措施。

安装布线时，必须严格区分N线和PE线，凡是装有剩余电流保护或报警装置的线路，相线和零线必须同时同向穿过剩余电流互感器，而保护地线（PE）不能穿过。穿过剩余电流互感器后的下游线路必须是独立的，不能与剩余电流互感器的上游线路“共零”或有任何电气连接，零（N或PEN）线不允许重复接地。

有探测线路故障电弧功能的电气火灾监控探测器，其保护线路的长度不宜大于100m。

六、结语

电气火灾监控系统的应用已引起国内科研、设计、生产和管理部门的高度重视。电气火灾监控系统如今已经日渐成熟，对于建筑电气设计人员来说是件好事，我们依然要在工程设计选择合格可靠的产品、合理合规的系统，同时不断积累经验，总结教训，让电气火灾监控系统在火灾安全中起到应有的作用，有效预防电气火灾的发生。

参考文献：

[1]GB50116-2013，火灾自动报警系统设计规范

[2]GB50016-2014，建筑设计防火规范（2018年版）

[3]JGJ16-2008，民用建筑电气设计规范

[4]GB50054-2011，低压配电设计规范

[5]催志南，建筑电气设计中电气火灾系统的探讨[J].建材与装饰，2012.