高层建筑漏电火灾报警系统的设计探讨

王斌 许俊男

1 山东省泰安市消防支队；2 中国人民武装警察部队学院

高层建筑漏电火灾报警系统的设计探讨

王斌1许俊男2

1 山东省泰安市消防支队；2 中国人民武装警察部队学院

近年来，漏电引发的高层建筑火灾逐年增多，已成为导致建筑物发生电气火灾的主要隐患。漏电火灾报警系统能够准确监控电气线路及终端的故障和异常状态，实现远传远控和报警显示，能及时发现电气火灾隐患，提醒人员去消除隐患，真正做到防患于未然。

高层建筑；漏电火灾报警系统；剩余电流

引言

根据《中国火灾统计年鉴》的统计，在全国的火灾事故中，电气火灾约占1/3，近年来在我国各地引起较大反响的特大火灾如“广东汕头市华南宾馆”、“吉林辽源市中心医院”、“浙江温州朵朵鲜花店”等均为电气火灾。建筑电气火灾造成了重大的人员伤亡事故和财产损失，教训十分深刻。漏电火灾报警系统是一种集现代计算机技术、通讯技术、网络技术、数字化监控技术而形成的具有成熟保护功能的系统。漏电火灾报警系统能够准确监控电气线路及终端的故障和异常状态，实现远传远控和报警显示，能及时发现电气火灾的隐患，及时报警提醒人员去消除隐患，真正做到防患于未然。

1.漏电引起火灾的原因

1. 1 接地电弧性短路

电气短路有两类，一类是金属性短路，另一类是电弧性短路。前一类的短路发生时短路电流大，线路能产生高温，人们以为这种短路起火危险大，其实不然，因为保险丝能被短路时的大电流烧断而切断电源，无从起火；后一类短路是由于短路点未被焊死而迸发电弧或电火花，接地故障电流一般比较小，常不足以使一般的过电流保护及时切断故障，而电弧则持续存在，其局部温度可高达2000～3000 ℃，很易引燃附近可燃物质，这种短路电弧往往成为火灾的点火源。因此，接地电弧性短路是最常见且多发的电气火灾起因。

1. 2 漏电电流引起火灾漏电故障

漏电电流引起火灾点通常情况下接触会不实，似接非接，导致接触电阻较大，使过流保护装置难以动作，同时在故障点处会产生电弧，仅略大于0.5 A的电流的电弧温度可达2000 ℃以上，足以引燃所有可燃物。日本秋田大学电气工程系的教授曾做过实验，在潮湿环境下，当带电裸导线接触木材，泄漏电流流经它的表面纤维素时，会使木材炭化发展成火灾事故。这个实验提醒人们，电气线路未经穿管保护而通过可燃物时，是十分危险的，这种漏电的危险性存在于所有的配电系统中。

1. 3 保护零线或保护地线的接线端子处连接不实

相线与零线接线端子连接不实，设备工作不正常，可以及时发现处理，而保护零线或地线的接线端子连接不实，电阻过大，设备照常工作，但故障点不易发现。一旦发生漏电，由于故障点接头太松或腐蚀等，出现高阻，造成局部过热，连接端子处产生高温或电弧，能够引燃周围可燃物质，或者烧坏电器插座、开关等，引燃木质底座，这是较为常见的漏电起火形式。

1. 4 电流不能流散引起火灾

漏电电流引起火灾漏电持续发生后，由于电流不能流散，而寻找阻抗小的另一回路通地，会沿保护接零线传导使所有与之相连的电气装置的金属外壳带有对地电压，这时就可能向邻近低电位的水暖管、煤气管等金属构件飞弧成为起火源，仅2 0 V的维持电压就可使电弧连续发生，同样能引燃周围可燃物。如果是向煤气管飞弧，就可能击穿管壁，造成煤气泄漏引起火灾。并且由于电压的传导，漏电点与起火点不一定一致。

2.高层建筑漏电火灾报警系统的设计

2．1 设置漏电火灾报警系统的必要性

漏电火灾报警系统是一种基于计算机技术的数字化监控网络系统，其负责监控电气线路及终端的电气故障和异常状态，实现远程传控和报警显示的功能。电气接地故障中电弧性对地短路是引发电气火灾的重要原因。电弧性对地短路具有很大的阻抗和电压降，它限制了故障电流，使过电流保护器不能动作或不能及时动作切断电源，仅略大于0.5 A的漏电电弧产生的局部高温可达2000 ℃以上，足以引燃周围的可燃物而引起火灾。况且，用电设备分布在建筑物的各个角落，危害范围广，如不对系统的漏电进行监测和防控，导致火灾隐患的存在，会对人身和财产安全构成威胁。而且现在智能高层建筑、住宅小区、公共建筑等都推行智能管理，对供电的可靠性、安全性、灵活性提出了更高的要求，传统的断路器或漏电保护器不仅容易受环境温度的改变而改变，造成保护值精度不准确等缺点，而且对复杂的保护方式难以实现智能化的保护功能。漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，有效预防常见的因漏电导致接地电弧所引起的建筑物电气火灾事故。为了保证人民生命财产安全，高层建筑设置漏电火灾报警系统十分必要。

2．2 漏电火灾报警系统的组成及工作原理

漏电火灾报警系统是用监测剩余电流的互感器、剩余电流探测器、报警器或控制器构成的电气火灾实时监测并实施报警或切断电源的装置。通常由一台主机和若干台漏电火灾探测器、控制模块、总线连接组成。主机具有声光报警、显示报警地址、记录并保存报警及控制信息和远程控制功能。系统一般采用二总线制的通讯方式，把主控机和若干个漏电探测器、控制模块及总线隔离器连接起来，对各被保护的统一线路和用电器的漏电情况通过主控机平台进行集中监控和管理。检测剩余电流的互感器把供电线路中存在的相线对地泄露的剩余电流检测出来，并把这一剩余电流加以处理放大并以直流电压信号形式输出。这一信号被送到探测控制器电路中进行分析判断，以判定这一剩余电流是否超过报警阀值，若已超过，则由探测控制器报警，传送到值班室，以引起值班人员的注意，及时采取相应措施，防止电气火灾的发生，从而保证供电线路始终在安全状态下运行。电气防火探测控制器设于现场配电柜及配电箱内，是具有自主判断能力的电流探测、剩余电流探测的控制装置。防火集中控制器接收由电气防火探测控制器传输的漏电电流、过电流的信号，发出声光信号报警，准确报出故障线路的地址，监视故障点的变化，储存各种故障和操作方法信号。根据实际情况及软件设定要求，切断漏电线路上的电源，并显示状态。此外集中控制器还具有打印和联网功能。漏电火灾报警系统监控原理图如图1所示。

2. 3漏电火灾报警系统软件控制

运行系统软件，对控制器进行操作控制，软件统一界面将末端故障类型、故障地址、故障状态报知管理人员，提醒值班人员及时排除故障。值班人员可密码设置手动或自动断电信号模式、控制相应控制点漏电火灾报警控制器的位置断电。

图1

2. 4漏电火灾报警系统与火灾自动报警系统的关系

漏电火灾报警系统与火灾报警系统在功能上是有区别的。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扑灭在初期阶段；而漏电火灾报警系统从本质上立足预防，专门针对电气线路的故障实施监控，通过漏电火灾报警系统能有效地防止电气火灾的发生。前者的联动或控制对象是广播喷淋排烟等逃生灭火器件，后者的联动或控制对象是电力分合等电工器件。建筑中漏电火灾报警系统的设置是必要的，但绝不是孤立的，漏电火灾报警系统与火灾报警系统是相辅相成的。随着建筑电气系统的不断完善与进步，新产品的不断推出，漏电火灾报警系统可以自成系统，也可并入火灾自动报警系统，但采用独立的显示器。这样不仅可以减少工程投资，也便于系统的操作管理。

3．结论

本文以高层建筑漏电火灾报警系统的设计探讨为课题，通过对漏电火灾发生的原因、防范措施及漏电火灾报警系统功能与组成的分析，探讨了高层建筑漏电火灾报警系统的实际应用。同时建议有关部门完善建筑物电气系统的设计、安装和管理，推广设置漏电火灾报警系统，从根本上杜绝电气火灾的发生，以减少电气火灾事故对人民生命和社会财产造成的影响。

[1]潘海锋.总级多功能漏电保护芯片的全定制设计[D].浙江:浙江大学信息科学与工程学院.2006

[2]潘成,高晖.漏电火灾报警系统的设计、安装与验收[J]. 智能建筑电气技术.2007, 1(6): 23-27

[3]薛伟,林涛.高层建筑低压配电系统漏电的火灾危险性及防范措施研究[J]. 科技与资讯.2007(1): 162-163

[4]郑雁秋.漏电火灾报警系统的设计与应用[J]. 消防科学与技术.2007, 26(1): 72-74

[5]许治垣. 漏电火灾探测报警系统安装的问题[J]. 电气时代. 2008(8): 54-55

[6] CZAPP S. Application of residual current devices in electrical installations with frequency converters[J]. Gdansk University of Technology,2005(21): 51-56

[7]刘斌. 防火漏电保护与火灾自动报警系统关联设计与应用[J]. 工程技术. 2007(29):159-160

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.109