监控系统在建筑电气设计中的应用

翟志刚 田立伸

摘要：本文主要对建筑电气中火灾监控系统的应用进行了相关阐述，对火灾监控系统设备的选型及火灾监控系统的工程设计进行了探析，结合自身工作经验，提出相关问题及解决方法。

关键词：电气火灾；电气火灾监控系统；剩余电流；工程设计

F407.6

随着现代社会经济的飞速发展，建筑技术的不断进步，建筑物内的电气设备和线路也日益增多。由于人们安全用电意识淡薄以及电气火灾的突发性和隐蔽性，造成近年来电气火灾事故数量剧增。在电气火灾起因中接地电弧短路是常见且多发性的起因，接地电弧短路电流的危害在于发生接地电弧短路的线路易发热并产生火花从而引发火灾，并且由于接地电弧短路的电流一般都较小，使一般的保护开关电器不能有效地及时动作。为了有效防范电气火灾，近年来出现了一项新技术——电气火灾监控系统。

一、设计原则

根据设计要求，系统应从以下几个方面充分满足PRISM (即性能、可靠性、互操作性、可扩展性、易于维护和管理)的要求。

性能(Performance)。系统应从数据中心日常运营管理的角度出发． 为数据中心正常运营的连续性提供性能上的保证。系统软件应从功能上充分考虑运营管理者的实际工作需求，并满足“安全第一，稳定至上” 的运营宗旨。b。由于监控对象众多．在数据流量很大的情况下．系统应仍能保持较高的实时性。要求一个采集周期(完成对管辖范围内所有设备的数据采集)应控制在2S内。

二、剩余电流式电气火灾监控系统设备的选型

目前国内的剩余电流式电气火灾监控系统的设备型式主要有两种：

第一种是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，故不适用于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。

第二种是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。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；缺点是电氣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。第二种型式的系统中还有一种特殊型式，这种特殊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的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有可能会相互影响。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。

三、剩余电流式电气火灾监控系统的工程设计

依据现行国家标准规范，工程设计中剩余电流式电气火灾监控系统的设置应符合下列要求：

1.电气火灾监控系统的设置应根据火灾自动报警系统保护对象火灾危险等级来确定。一个电气火灾报警探测区域不应超过一个防火分区。剩余电流式电气火灾监控系统应仅作用于报警，不宜自动切断保护对象的供电电源。对规范中规定“宜”设置电气火灾监控系统的建筑物和场所，原则上均应考虑要设计，如有特殊情况，也应经过消防主管部门的认可后方可取消设置。

2.电气火灾监控系统探测器的检测点设置至关重要，如设计得不合理，会造成误报率很高，严重削弱电气火灾监控系统的使用效果。电气火灾监控系统探测器的布点，首先应对建筑物内的防火分区做出合理的布置设计，再依据防火分区布置给电气火灾监控系统划分出适当的探测区域、保护范围。剩余电流式电气火灾监控探测器检测点的设置通常要考虑两个问题：一是配电回路的自然泄漏电流对测量的影响和自然泄漏电流波动对测量的影响。二是电气火灾易发生的部位。对自然泄漏电流的影响应采取措施尽量抵消，方法一是将检测点设在负荷侧，干线部分的自然泄漏电流对测量没有影响。方法二是将检测点设置在电源侧，采用下限连续可调的剩余电流式电气火灾监控探测器抵消自然泄漏电流的影响，但这种方法在容量较大线路较长及自然泄漏电流波动较大的配电回路中也不宜采用。最好还是将检测点设置在负荷侧。从电气火灾发生的部位来看，负荷侧发生火灾的概率远大于电源侧，在不能两全的情况下，还是将检测点设置在负荷侧为宜。由于配电线路的分布电容是和线路容量、线路长短、敷设方式、空气湿度等因素有关，如果自然泄漏电流波动较大，为减少误报，建议检测点安装在配电系统第二级开关进线处。

3.剩余电流式电气火灾监控系统动作报警值宜为500mA，当回路的自然漏电流较大，500mA不能满足要求时，宜采用门槛电平连续可调的剩余电流式电气火灾监控探测器或分段报警方式抵消自然泄漏电流流的影响。剩余电流式电气火灾监控系统动作报警值500mA是现行国际电工委员会IEC标准的规定。

4.剩余电流式电气火灾监控探测器安装方式根据产品选型和具体工程配电系统的特点一般有以下几种方式。配电箱内部安装方式，将剩余电流式电气火灾监控探测器与断路器配套用导轨形式安装在配电箱内，这种安装方式一般适用于新建工程；配电箱外部安装方式，在配电箱附近设置一个专门安装剩余电流式电气火灾监控探测器的箱体，将电源通过剩余电流式电气火灾监控探测器后再接入配电箱，这种安装方式对于新建工程和改造工程均适用；配电柜成套安装方式，直接在配电柜面板上嵌入剩余电流式电气火灾监控探测器，只考虑在柜内适当位置固定检测剩余电流的互感器（一般在主断路器的上端或下端），无需改动配电柜的内部结构和增加单独的剩余电流式电气火灾监控探测器安装箱，这种安装方式一般适用于新建工程，在设计图纸中应提出明确要求，由电气成套厂在面板上预留嵌装剩余电流式电气火灾监控探测器的安装孔。

四、结束语

电气火灾监控系统是近几年出现的新技术，对于它的设计和应用还处在摸索实践阶段，包括产品标准和设计规范都在逐步完善中。做为设计人员，我们应当在工程设计的实际应用中不断积累经验，总结教训，使电气火灾监控系统在防范电气火灾方面充分有效的发挥出它的作用。

参考文献:

[1] GB 50045-1995 (2005 年版)，高层民用建筑设计防火规范[S] .

[2] GB 50016-2006，建筑设计防火规范 [S] .

[3] JGJ16-2008，民用建筑电气设计规范 [S] .