建筑火災(zāi)的起因是多方面的, 作為電氣工程師,我們在進行建筑電氣設(shè)計的時候, 應(yīng)該盡可能的在設(shè)計上避免因為建筑電氣設(shè)計原因所形成的火災(zāi)隱患。通過公安部消防局1993 — 2002《2002 年中國火災(zāi)統(tǒng)計年鑒》中所公布的數(shù)據(jù)我們可以看到,25.9％火災(zāi)起源于電氣系統(tǒng),其中電氣火災(zāi)的構(gòu)成又是多方面的。
 

附表1:電氣火災(zāi)的起火原因(以1993 年－ 2002 年重特大電氣火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析)從上表中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出, 電氣火災(zāi)的起火原因基本可以分為兩類。1)突發(fā)性原因引發(fā)的電氣火災(zāi): ①短路②雷擊2)漸變性原因引發(fā)的電氣火災(zāi):①過熱②接觸不良③過負荷④電氣故障⑤漏電。
本文側(cè)重于通過對剩余電流和漏電電流的分析,提出電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的問題及設(shè)計要點。
1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)標準
1)產(chǎn)品制造標準:GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》由以下部分組成。
① GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》
② GB14287.1-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》
③ GB14287.1-2005《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》
2)強制性設(shè)計方向性標準:
① GB50045 — 2005《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》
② GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》
上述標準要么是對產(chǎn)品的制造標準和產(chǎn)品的具體參數(shù)提出要求, 要么是對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的使用場所提出了要求, 但是對于建筑電氣設(shè)計中系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和如何進行系統(tǒng)設(shè)計沒有明確說明。
2 剩余電流與漏電電流的分析
嚴格地說, 剩余電流與漏電電流不是一個等同的概念。剩余電流是指一個電氣系統(tǒng)的輸入、輸出端的測量,當無任何損失時,其流入及流出的相量和為0,也就是無剩余電流; 而漏電電流則對這個電氣系統(tǒng)對上述測量體系以外有電流漏出, 這個電流就是漏電電流;對外有了漏電電流,系統(tǒng)中便產(chǎn)生了剩余電流。
當阻性(或感性或容性)負載的中性線斷開又搭接于接地系統(tǒng)時,或者從相線直接通過一個阻性(或感性或容性)物體接入接地系統(tǒng);該漏電電流是呈阻性(或感性或容性),很多情況下,漏電電流阻性、感性及容性兼?zhèn)?。當漏電電流的在觸及接地網(wǎng)是聯(lián)結(jié)緊密時,則不會引起放電電弧,其功耗在具體漏電體中產(chǎn)生熱積聚。大部分的漏電電流在觸及接地網(wǎng)時均是松散性接觸,由于接觸電阻的存在及其特有松散性,極易引起電弧性特征,在100～500mA 其引弧溫度均在幾百度－幾千度之間。當漏電是由相線觸及接地網(wǎng)產(chǎn)生時,若觸點地未能焊死,則成為電弧接地性短路故障。當漏電是由相線觸及接地網(wǎng)產(chǎn)生時,此時若接觸點焊死則成為金屬接地性短路故障。
3 EF-ACS電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要點
1)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)的關(guān)系
① 前與后的關(guān)系: 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)著重于考慮火災(zāi)已發(fā)生的報警及其處理;而電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)則是著重于電氣火災(zāi)發(fā)生前期的隱患先兆預(yù)警。
②廣泛與專業(yè)關(guān)系:前者是針對廣泛的火災(zāi)類別;而后者僅是針對電氣系統(tǒng)的表述。
③設(shè)計應(yīng)用中界線定義
a.宗旨:以不影響火災(zāi)自動報警系統(tǒng)對火災(zāi)的報警及其處理為前提條件, 主要條件為通信量。
b.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可接入火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)的前提條件在小型系統(tǒng)中:較小的通信量,可采用獨立型電氣火災(zāi)報警器用編碼模塊接入火災(zāi)自動報警系統(tǒng); 接入火災(zāi)自動報警系統(tǒng)時采用開關(guān)量信號,報警點位號在火災(zāi)報警器上顯示應(yīng)區(qū)別于火災(zāi)探測器編號。
c.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)不可接入火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)的限制條件在大型系統(tǒng)中:較大的通信量,作為預(yù)警系統(tǒng)對每個模塊中每個探頭的數(shù)據(jù)( 模擬量及數(shù)字量信號)實時傳送,為不影響火災(zāi)自動報警系統(tǒng)對火災(zāi)的報警及其處理,應(yīng)采用專用的總線式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),再由電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主機進行相關(guān)數(shù)據(jù)交換為宜。
所以說電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種適合于通用場合應(yīng)用的綜合性電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),包含剩余電流、溫度(相對應(yīng)線路過流溫升、中性線溫升、設(shè)備溫升)和中性線斷線等故障監(jiān)視、預(yù)警及脫扣控制功能。
2)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與配電系統(tǒng)的關(guān)系
①配電系統(tǒng)最根本的功能是保證供電系統(tǒng)的正常運行,涉及的主要參數(shù):各級短路器的配合(例如:保證末端短路時不越級跳閘)電壓,電流,頻率⋯運行參量的監(jiān)視與記錄②電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)是疊加在配電系統(tǒng)之上,注重于可能引發(fā)電氣火災(zāi)因素的監(jiān)測,預(yù)警及控制。③在突變性故障可能引發(fā)的電氣火災(zāi)控制中, 斷路器、熔斷器起直接作用。特注:對突變性短路故障的控制,一般為如下三種方法: 直接控制--- 快速有效; 間接控制--- 就地間接控制:簡單,控制有效;遠程間接控制:復(fù)雜,控制無效④防范電氣火災(zāi)與保證正常用電的矛盾處理
a.按照系統(tǒng)的自然泄漏電流值設(shè)置分級處理
b.一般動作于報警而非動作于脫扣,只有金屬性短路故障才采用動作于脫扣
c.注意動作時間的設(shè)定,一般動作于報警不需太快(10～60s);如果要設(shè)小電流的電弧性動作于脫扣時間處理建議為(5s-10s);金屬性短路故障動作脫扣時間處理建議為(0.1～5s)。
3)剩余電流傳感器設(shè)置位置選擇
一個點的自然泄漏的剩余電流等值于對地自然泄漏電流,平均分布式剩余電流非真正火災(zāi)隱患, 點熱積聚效應(yīng)式剩余電流才是真正的火災(zāi)隱患, 對于電弧接地性短路故障產(chǎn)生的電氣火災(zāi)的保護有效的剩余電流額定動作值Ier 一般為300mA,最大不宜高于500mA。很難做到對一個點的剩余電流監(jiān)測, 所以只能對一個區(qū)間配電系統(tǒng)的剩余電流進行監(jiān)測。
也就是說在一個區(qū)間配電系統(tǒng)的自然泄漏值控制在120mA(當Kc=0.4)左右是合適范圍, 以此確定監(jiān)測點即剩余電流傳感器○ R 位置是合理的做法。
4)剩余電流式監(jiān)控的布局
要達成目標電氣火災(zāi)的剩余電流監(jiān)控布局方案應(yīng)達到:a.有效的剩余電流引、溫升引發(fā)電氣火災(zāi)隱患監(jiān)控;b.避免誤報誤動給供電系統(tǒng)帶回干擾;c.信號報警后容易查找故障點位置。在實際設(shè)計中可以采用以下EF-ACS 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)布局方案來實現(xiàn)對剩余電流的監(jiān)控目標。