漏电火灾检测系统

文│ 现代设计集团华东建筑设计研究院有限公司 季 祺珠海派诺科技股份有限公司 刘玉明

1 背景介绍

引发电气火灾原因主要有； 短路、过负荷、接触不良、漏电、灯具和电热器具引燃可燃物等。近年来，由漏电引起的火灾不断发生，这种火灾比起短路等引起的火灾更具隐蔽性，失火后也难以找出真正原因（被短路等假象所掩盖），危害性也就更大。充分了解漏电火灾危险性，加强对漏电的技术防范，是电气安全工作的重要任务之一。为了预防电气火灾的发生，我国《高层民用建筑设计防火规范》规定，在高层建筑中需要设置电气火灾报警装置。电气火灾报警相关产品及系统开始生产，并在电气设计中得到较普遍的应用[1]。

2 电气火灾检测系统

在消防部门的要求下，变配电站220/380V低压出线回路，以及220/380V低压配电回路需要设计漏电火灾检测[2]。漏电火灾检测产品及系统已经开发成功并投入生产，除专业生产消防产品的公司外，某些智能电力仪表公司也开始研发漏电火灾检测产品及系统[3]。

2.1 系统基本原理

电气火灾检测系统的基本原理是：当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头（如剩余电流互感器、温度传感器等）对该信息进行采集，并输送到监控探测器，经放大、A/D转换、CPU分析幅值的变化，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。

TN-S接地系统剩余电流检测如图1所示。

图1 TN-S接地系统剩余电流检测

在电气火灾监测系统中，无论A、B、C三相电流是否平衡，A、B、C与N线中电流的瞬时有效值的向量和为零。当三相对地绝缘正常，三相对地电容电流相等时，电气火灾检测装置的检测模块就检测不到电流。

三相对地绝缘不正常时，会有泄漏电流通过大地流回电源中性点；此时A、B、C与N线中电流的瞬时有效值的向量和不为零，电气火灾检测装置的专用电流互感器二次侧感应出电流，其检测模块就检测到电流。

由上述分析可以看出，电气火灾检测装置检测到的是三相对地泄漏电流，其值比较小而且随着电气线路与设备的绝缘变化而变化。所以电气火灾检测装置能够检测到电气线路与设备的绝缘变化情况，预防电气火灾的发生[4]。

2.2 系统功能

电气火灾检测系统主要功能如下：

（1）系统运行监视和控制

监视界面显示整个电力监控系统的拓扑图，动态刷新各电气设备的实时运行参数和运行状态，并且支持现场设备的远程控制功能。监控系统的画面根据现场实际状况进行组态。

（2）预防性电气火灾监视

连续监视用电设备泄漏电流的变化、线缆接头温度的变化，当电流、温度等参数发生异常或突变并超出设定值时，系统发出报警信号，经监控设备进一步判定，若确认可能会发生火灾，则监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。该系统为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全。

（3）报警和事件管理

系统在电能质量事件发生、设备状态改变、电网扰动、电气故障时触发并记录报警。系统报警时自动弹出报警画面并进行语音提示，同时可以将报警信息通过E-mail、手机短信等方式通知相关人员并与消防监控系统联网，数据实时传送至消防控制中心。

（4）历史数据管理

系统基于SQL Server数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据、事件顺序记录（SOE）等均可保存到历史数据库。能够自定义查询需要的参数，查询的时间段或选择查询最近更新的记录数，显示并绘制成曲线图。

（5）报表管理

可基于系统已有模板，或自定义新的模板生成报表。可以手动或根据预设时间表定时生成，或通过事件触发生成xml格式报表。例如：电能消耗统计报表等。报表能通过E-mail或HTML格式进行发送、手动打印或自动打印。

（6）数据发布功能

支持工业OPC接口，可作为OPC服务器为其他程序提供数据（如DCS系统、BA系统），也可作为OPC客户端，从其他系统获取数据。

图2 电气火灾监控系统结构图

2.3 系统构成

电气火灾监控系统主要由剩余电流检测元件、温度探测器、电流探测器和监控设备等组成，如图2所示。

电气火灾检测系统的系统集成有三种方式，一是将电气火灾检测系统装置的干接点接到消防系统的就近控制模块，一般用于比较小的系统；二是将电气火灾检测系统装置的通信接口接到消防系统的通信网络上，此时两者的通信物理层与通信规约要能够兼容；三是电气火灾检测系统装置通过通信接口自己单独组成一个系统。当然，目前也有一些电气火灾检测系统是上述的混合系统。

有些电气火灾检测系统装置的检测模块是在电力数显表的基础上增加了剩余电流测量功能，可以减少一个检测模块。此时就需要电气火灾检测系统装置通过通信接口自己单独组成一个系统。如果与消防系统联网，许多电气参数消防系统是无法处理的。但电气火灾检测系统计算机需要安装在消防中心，不太适合我国目前的电力数显表管理体制。可以将电气火灾检测装置与电力监控系统联网，或将电气火灾检测系统的计算机放在电力值班室，然后再由相关计算机与消防系统计算机联网，只将消防需要的数据传输到消防系统计算机[5]。

2.4 典型应用

珠海派诺公司的PMAC503系列电气火灾监控探测器，采用先进的微电子技术，利用电子元件测量控制电流大小及温度，以毫秒级的速度检测线路的漏电情况及配电箱内的温度，当被监控线路漏电或监测点温度过高而发热时，该系统会发出报警信号直至自动切断电源，提供的消防联动功能可以远程切断故障点的电源，将故障排除在起火之前，彻底消除电气火灾隐患，在安全用电、防火、防灾等领域应用广泛，尤其适用于学校、商厦、工厂车间、集贸市场、工矿企业、国家重点消防单位、智能大厦与小区、石油化工、电信及国防等部门用电的安全保护。

某国家重点项目采用了派诺公司的SmartPM电气火灾监控系统，该系统在项目中的结构如图3所示。

其漏电回路监测采用PMAC503系列漏电火灾监控探测器，在通信层使用了PMAC系列通信管理机和以太网交换机，系统后台为PMAC503S剩余电流式监控系统后台和SmartPM剩余电流式监控软件。SmartPM漏电火灾监控系统负责对所有照明及应急照明配电柜中的近400个节点进行监控和系统集成。通过观察漏电曲线趋势，能够及时掌握线路存在的隐患状况，极大降低漏电火灾风险。

3 结束语

电气火灾监控系统针对电气火灾事故发生的基本特点进行有效的电气检测、报警及联动工作，能有效的防止和减少电气火灾事故的发生，以后必将在安全用电及保护国家和人民生命财产安全方面发挥越来越重要的作用。

图3 SmartPM电气火灾监控系统结构图