电气火灾监控系统应用分析

刘 潇 / 张 强 / 张 敏

(1.山东同圆设计集团有限公司， 山东 济南 250101；2.山东鲁光信息工程有限公司， 山东 济南 250101)

随着经济的发展，我国工业以及家庭用电随之增加，各种电气设备也随着增多，给人们日常生活带来了极大的便利。但是目前漏电火灾报警系统的实际应用并不完善，仍存在许多安全隐患，直接影响了人们的人身安全，并为社会和个人带来了严重的经济损失。

1 电气火灾起因

造成电气火灾的原因来自多个方面，如绝缘体的老化、电源短路、接地故障等，都可能导致电气火灾的发生，但最主要的一个原因就是电源短路。然而在大多数电源短路的情况中，由于渐变性故障导致的短路是主要问题。这种电气火灾主要是由于在非正常情况下发生漏电，通常很难检测出来，这种情况称为隐蔽性故障。对于这种隐蔽性故障，需要有专门的检测装置，通过对周围介质或对绝缘体表面的电流监控达到对电气火灾监控预警的作用，从而达到防患于未然的目的。

2 影响电气火灾控制难度的主要因素

1)客观因素

导致电气火灾发生有很多客观因素，如电气火灾可能发生在配电系统的任一个环节、电缆故障及负载电器使用寿命的限制等。

2)主观因素

人们对于电气火灾的认识不到位导致管理强度与认识的缺陷以及对配电系统不规范的检修及操作，进一步增加了电气火灾发生的不确定性。

3)国家政策因素

国家出版的规范性文件对这方面的必要技术没有做充分的推广。如《火灾自动报警规范》(GB 50116-98)中没有明确提出关于电气火灾的预防及监测。《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-2005)只提到对剩余电流的监测。

4)缺乏强制性因素

目前市场及科研院所已经研发出了针对电气火灾的监控系统，经过大量的实验与安装实践，证明其在预防电气火灾上发挥着重要作用。但国家及地方相关部门缺乏对工程开发单位的强制性监督，使得工程开发单位为了节省成本只是在设计图纸中表现出电气火灾监控系统或只对部分电气系统进行电气火灾监控系统的应用。

3 电气火灾监控系统与漏电火灾报警系统比较分析

这两种系统的功能很相似，都是针对建筑物内配电系统的电气火灾。它们的共同之处为都为加密串接地故障产生的剩余电流。当剩余电流超过最大限制的报警值时，报警器就会报警以提醒管理人员要马上处理，避免引起火灾。而漏电火灾报警系统与电气火灾监控系统的不同之处就在于电气火灾系统增加了对电缆温度的检测功能。

1)漏电火灾报警系统

该系统是我国首先使用的防范电气火灾的产品，主要是对电弧性接地故障引发的电气火灾进行防范，其产品大致可以分为两类：

图1 高压开关柜的温度场测量系统

(1)独立式探测器：产品本身具有可以独立完成漏电电流检测以及超限报警的功能，具有声光报警的功能以及输出一对常见的闭接点。

(2)非独立式探测器：这个系统本身并不能独立完成漏电的检测和极限报警，必须通过监控设备相互合作来完成。其中探测器包含两种形式，第一种是剩余电流互感器与接口模块的结合，第二种是独立漏电火灾报警器与接口模块的结合。

以上描述的系统适合使用在环境潮湿、布线环境相对较差和需要防范电弧接地故障的场所。

2)电气火灾监控系统

该系统是由非独立剩余电流互感器、接口模块以及电气火灾监控设备等部件组成。电气火灾监控系统的主要功能是漏电检测以及配电回路电缆温升检测。

目前，常用的检测原件是Pt100的铂热电阻或者双金属温度计。主要粘贴于配电系统的第二级开关的接线端处，或当配电系统的第一级与第二级开关之间的距离比较短时，可以粘贴在第一级开关接线端处。因为断路器与电缆连接处的接触电阻最大，在线路中有过高负荷时，此处的温度是最高的，最容易导致火灾的发生。

显然在电气火灾防范方面，电气火灾监控系统具有非常良好的监控功能，因为由于过负载造成的火灾发生率要远远高于电弧性接地故障而引起的火灾发生率，电弧性接地故障引发火灾的发生率不到总电气火灾的百分之三，而过负载造成的电气火灾要占百分之六十多。由此可见该系统适用性要远远高于漏电火灾报警系统。

4 电气火灾监控系统的应用

目前电气火灾监控系统在大型项目中已经开始设计和应用，根据工程的性质和特点，应用也不尽相同。如在山东某大型金融建筑群项目中，设计人员把基于光纤的电气火灾系统进行了应用，取得了良好的效果。该系统由分布式光纤电缆测温系统、光纤光栅剩余电流检测系统、光纤光栅配电柜温度监测系统等子系统组成。其中对整个系统的高压部分和低压部分进行了全面的监测。如图1、图2和图3所示。

图2 配电安全监测网络

5 剩余电流的检测点设置

1)对自然泄漏电流的影响应采取措施进行补偿

(1)把检测点设置在负荷的旁边，干线部分的自然漏电不会对测量产生影响。

(2)将检测点设置在电源的旁边，采用调整的剩余电流报警器的下限来与自然漏电相抵消，使之检测不受到影响。但是这种方法不适用于大容量、线路长以及自然漏电较大的配电回路。

从电气火灾的发生位置来看，负载侧发生火灾的几率远远超过了电源侧。因此在不能达到两全其美的情况下，将监测点安置在负荷侧更为合理。建议检测点安装在配电系统第二级楼层配电箱位置处，假如将检测点安置在第三级开关处，监测点的数量将会大大增加，会增加资金投入。

图3 配电箱光纤光栅火灾监控示意图

2)设置部位

在电气火灾监控系统中，监控点的设置是非常重要的。如果安置的不合理，会导致监控效果不明显，监控效率下降。通常监测点的设置要考虑两点：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；另一点是电气火灾最有可能发生的部位。

另外，无论是电气火灾监控系统还是漏电火灾报警系统，它们的导线选择、线路敷设、接地等的要求都应与自动报警系统的要求相同。

6 结束语

人们对于电气火灾发生原因的认识已经由过去单纯的短路转变为各种客观及主观因素。但真正把电气火灾监控系统合理运用到工程项目中还有很长的一段路要走，其中包括相关法律法规及规范的出台，相关先进监测方法的研究等。

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