摘要：通過對電氣火災成因和后果的分析，提出設置電氣火災監控系統的必要性。再闡述電氣火災監控系統的依據、原理和應用。

　　關鍵字：電氣火災,監控系統,依據,原理,設計

　　一 設置電氣火災監控系統的必要性

　　隨著我國經濟的高速發展，建筑業也欣欣向榮，但隨之而來的建筑火災也是一個不容小視的問題。而在各種建筑火災中，電氣火災占了相當大的比例。

　　據《中國火災統計年鑒》記載：

　　2006年，全國共發生火災30萬起，其中電氣火災占29.1%。

　　2007年，全年共發生火災15.9萬起，其中電氣火災占28.8%。

　　2008年，全年共發生火災13.3萬起，其中電氣火災占30.1%。

　　2009年前3季度，全年共發生火災9.7萬起，其中電氣火災占29.8%。

　　可見，由將近三成的建筑火災是由電氣火災造成的。所以對于電氣火災的研究和防范就成為了一個很重要的課題。

　　二 電氣火災的成因及分類

　　電氣火災主要包括以下幾種類型：

　　1. 漏電火災

　　所謂漏電，就是線路的某一個地方因為某種原因使電線的絕緣或支架材料的絕緣能力下降，導致電線與電線之間、導線與大地之間有一部分電流通過，這種現象就是漏電。

　　當漏電發生時，漏泄的電流在流入大地途中，如遇電阻較大的部位時，會產生局部高溫致使附近的可燃物著火，從而引起火災。此外，在漏電點產生的漏電火花，同樣也會引起火災。

　　2. 短路火災

　　電氣線路中的裸導線或絕緣導線的絕緣體破損后，火線與鄰線，或火線與地線在某一點碰在一起，引起電流突然大量增加的現象就叫短路，俗稱碰線、混線或連電。

　　由于短路時電阻突然減少，電流突然增大，其瞬間的發熱量也很大，大大超過了線路正常工作時的發熱量，并在短路點易產生強烈的火花和電弧，不僅能使絕緣層迅速燃燒，而且能使金屬熔化，引起附近的易燃可燃物燃燒，造成火災。

　　3. 過負荷火災

　　所謂過負荷是指當導線中通過電流量超過了安全載流量時，導線的溫度不斷升高，這種現象就叫導線過負荷。

　　當導線過負荷時，加快了導線絕緣層老化變質。當嚴重過負荷時，導線的溫度會不斷升高，甚至會引起導線的絕緣發生燃燒，并能引燃導線附近的可燃物，從而造成火災。

　　4. 施工不規范造成的電氣火災

　　在工程的施工過程中，電氣線路安裝不規范，施工工藝不良，導線連接不實，接觸不良，絕緣刮破等也是發生電氣火災的一個重要原因。特別是中性線連接質量差，如造成中性線斷裂，易損壞設備絕緣，引起單相設備燒壞，甚至火災。

　　三 電氣火災監控系統的定義、作用及重要性

　　GB14287-2005《電氣火災監控系統》第一部分：電氣火災監控設備中給出的電氣火災監控系統定義如下：“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，它由電氣火災監控設備、電氣火災監控探測器組成。”其中，電氣火災監控設備是指“能接收來自電氣火災監控探測器的報警信號，發出聲、光報警信號和控制信號，指示報警部位，記錄并保存報警信息的裝置”;電氣火災監控探測器是指“探測被保護線路中的剩余電流、溫度等電氣火災危險參數變化的探測器”。

　　電氣火災火災監控系統又稱為“漏電火災報警系統”。所指的“漏電”解釋實際上已與我們傳統理解的大不一樣，在相關規范中準確地說應該稱之為“剩余電流”。剩余電流比漏電電流含義更廣，它的定義是“低壓配電線路中各相電流矢量不為零的電流。它包含了電器式線路緣損傷流入大地的故障接地電流、對地電容電流、諧波分量電流及電器設備和線路正常運行時對地的泄露電流。因帶電導體間相與相間及相與N線間的短路應靠保護電器切斷電源，當故障電流值小于過電流保護裝置的動作電流值的電弧短路確難以切斷電源，電氣火災的有關報道中接地故障電弧引起的火災多于帶電導體間的短路，因此，對于接地故障無論是金屬性的還是電弧性的短路都能利用剩余電流保護裝置切斷電源發出報警信號以利預知災前隱患，及時采取措施消除隱患，避免火災的發生。

　　電氣火災監控系統能準確監控電氣線路的故障和異常狀態，能有效預防常見的因漏電導致接地電弧所引起的建筑物電氣火災事故，廣泛應用電氣火災監控系統能夠有效地將大量火災扼殺在萌芽狀態，對節約能源，保護人身安全也有積極意義，故“電氣火災監控系統”的作用和重要性不容忽視。

　　四 電氣火災監控系統設計的主要依據及原理

　　1電氣火災監控系統設計的主要依據：

　　(1) 電氣火災監控系統的產品應滿足GB14287.1-2005《電氣火災監控設備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監控探測器》的要求。

　　(2) GB50016-2006《建筑設計防火規范》第11.2.7條規定：“下列場所宜設置漏電火災報警系統：

　　1 按一級負荷供電且建筑高度大于50m的乙、丙類廠房和丙類倉庫;

　　2 按二級負荷供電且室外消防用水量30L/s的廠房(倉庫);

　　3 按二級負荷供電的劇院、財貿金融樓和室外等消防用水量大于25L/s的其他公共建筑;

　　4 國家級文物保護單位的重點磚木或木結構的古建筑;

　　5 按一、二級負荷供電的消防用電設備。“

　　(3) GB50054-1995《低壓配電設計規范》第4.4.21條規定：“為減少接地故障引起的電氣火災危險而裝設的漏電電流動作保護器，其額定動作電流不應超過0.5A。

　　2 電氣火災監控系統的組成及主要原理

　　(1)電氣火災監控系統的組成

　　根據國家標準GB14287-2005《電氣火災監控系統》以及相關規范《電氣火災監控系統的設計方法》(暫行規定)的規定，電氣火災監控系統的基本組成應包括：電氣火災監控設備、剩余電流式電氣火災監控探測器以及測溫式電氣火災監控探測器等三個最基本產品種類。其中，剩余電流式電氣火災監控探測器由監控探測器和剩余電流互感器所組成;測溫式電氣火災監控探測器由監控探測器和測溫傳感器所組成。

　　a)現場設備層主要是連接網絡中用于電參量采集測量的各類型的儀表和保護裝置等，也是構建該監控系統必要的基本組成元素，不僅肩負著采集數據的重任，同時也是執行后臺控制命令的終端元件。

　　b)通訊控制層主要是由通訊服務器、接口轉換器件及總線網絡等組成。該層是數據信息交換的橋梁，不同的接口轉換器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太網等各種接口，組網方式靈活，支持點對點的通訊、現場總線網絡、以太網等類型的組態網絡。通訊服務器主要用于直接對現場儀器儀表轉達上位機的各種控制命令，并負責對現場儀器儀表回送的數據信息進行采集、分類和存儲等工作。如電壓/電流等電參量、輸入開關量狀態、修改儀表內部參數或各種控制繼電器斷開/閉合的操作命令等;微機保護裝置主要是為保證上位機的正常工作，避免網絡中不穩定信號對其造成的干擾或破壞;接口轉換器件則是由于現場儀表或其它系列的裝置與上位機的通訊接口存在差異，需要進行轉換方可進行數據交換。

　　c)管理測控層是針對監控網絡的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統的最上層部分，主要是由電氣火災監控系統軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數據傳輸協議讀取前置機采集的現場各類數據信息，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發送并檢測操作的執行狀況，以保證供用電單位的正常工作。

　　(2)電氣火災監控系統的工作原理

　　電氣火災監控系統的基本原理是：當電氣設備中的電流、溫度等參數發生異�；蛲蛔儠r，終端探測頭利用電磁場感應原理、溫度效應的變化對該信息進行采集，并輸送到監控探測器里，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，同時也輸送到監控設備中，再經監控設備進一步識別、判定，當確認可能會發生火災時，監控主機發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。

　　3 某大型網絡與通信設備基地項目中電氣火災監控系統的設計

　　該大型網絡與通信設備基地總建筑面積約為14.5萬余平方米。其中主樓共二十層，總建筑面積為7.4萬余平方米，分別為：研發部分約3.83萬平方米，辦公樓部分3.22萬平方米，展廳面積0.33萬平方米;該工程屬一類高層建筑，且因為有著眾多的網絡通信設備，電氣環境非常復雜，火災危險性很高，一旦失火，會造成極大的經濟損失。為了防患于未然，盡可能地減少火災隱患，電氣火災監控系統就成為了不可或缺的設計。

　　該工程建筑面積很大，且由于有幾個相互獨立的功能部分，所以用電設備數量很多。如果要對所有配電回路均加以監控，不僅不必要，而且也不現實，同時也會帶來投資的極大浪費。所以，在綜合考慮了可靠性、經濟性以及相關規范的要求以后，決定對整個電氣火災監控系統采用樹干式設計，電氣火災監控探測器設置于每個樓層的配電箱的總斷路器之后。整個系統的原理圖如下所示：

　　圖中ACS為樓層配電箱中的電氣火災監控探測器。

　　同時，還要對系統的功能提出相關的技術要求，如下所示：

　　1. ACS控制器應帶有以下附件功能：過電流保護功能、漏電動作輸出功能。

　　2. 漏電報警系統所采用剩余電流探測器以及電流探測器均為定型產品，由供貨商配套提供。

　　3. 漏電火災報警系統的探測漏電電流為100~1000mA可調。

　　4. 系統能夠存儲各種故障和操作試驗信號，信號存儲時間不應少于12個月。

　　5. 配電柜生產時，需與漏電報警系統供貨商溝通配合。

　　通過以上方式的設計，可以實時地監控所有主要配電回路剩余電流和溫度等指標，同時也避免了經濟上的浪費，兼顧了可靠性和經濟性，并符合了規范的要求。

　　五 結語

　　近年來電氣火災事故居高不下，且每年的十大火災中死亡人數最多，經濟造成經濟損失最大的特大火災，均為電氣火災。有關專家積極呼吁盡快采取有效的技術防范措施，遏制電氣火災的上升勢頭，政府有關部門也非常重視，在此背景下，電氣火災監控系統的應用也越來越廣泛。為了更好地認識和設計電氣火災監控系統，在此提出一些拙見，與設計同仁們探討。

　　參考文獻：

　　《電氣火災監控設備》

　　《剩余電流式電氣火災監控探測器》

　　《測溫式電氣火災監控探測器》

　　《電氣火災監控系統的設計方法》(暫行規定)

　　《建筑設計防火規范》

　　《高層民用建筑設計防火規范》(2005年版)

　　《低壓配電設計規范》