电气火灾监控系统在民用建筑供配电系统中应用的若干问题探讨

左超 袁琳

摘 要：本文介绍了本文介绍了电气火灾的产生原因、电气火灾监控系统的组成、原理以及各个探测单元以及其在电气火灾监控系统中的作用。本文提出了电气火灾监控系统各个探测单元的安装与应用以及系统误报警的解决方法，优化电气火灾监控系统中的各个探测单元的安装与使用，从而有效的降低电气火灾发生率。

关键词：电气火灾监控系统;早期预警;供配电系统;探测单元

中图分类号：TU24 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0192-03

0 引言

电气火灾，是指因电气设备、电气线路发生电气故障或违章操作而引发的火灾。我国的电气火灾发生率很高，2017年一季度全国共发生电气火灾2.4万起，占全部火灾总数的29.8%，其中在2起重大火灾，全部为电气火灾[1]。电气火灾监控系统作为监测电气火灾的早期预警产品，近年来发展较为迅速，广泛应用于一般工业与民用建筑的供配电系统中。笔者通过考察、分析电气火灾监控系统的目前在民用与工业建筑中的应用情况，发现电气火灾监控系统在实际应用中存在的问题主要集中在电气火灾监控系统中的探测单元经常发生误报、漏报，无法实现提前火灾预警的功能。误报和漏报的产生有很多因素：很多施工方敷设系统不规范，未能结合产品性能和使用规范对产品进行安装;产品的抗电磁干扰能力较低，在安装环境中有很多外在因素可能会影响产品误报;系统设计不规范导致系统中各个部分不能按照既定的功能发挥探测预警报警作用。为了解决以上问题，本文对电气火灾监控系统在民用建筑中供配电系统中的应用过程中的若干问题进行探讨，希望能够充分发挥电气火灾监控系统在民用建筑供配电系统中的作用，有效的防止电气火灾的发生。

1 供配电系统中电气火灾产生原因分析

由电气引发火灾的原因有很多，笔者统计有以下几种原因：电气短路、过负荷、接触不良、绝缘体破损、漏电、过热、电气线路中的谐波电流等。

1.1 电气短路引发火灾

在民用建筑供配电系统中产生短路的原因有很多，主要有导线的老化、电线的绝缘较差、电压过高导致绝缘被击穿、接地电弧短路等。当短路发生时，供配电系统线路中的电流快速的升高，由焦耳定律可知，电流越大时间越长，致使导电构件的温度急剧上升。如果温度达到可燃物的引燃温度，即引起燃烧，从而导致火灾。

1.2 过负荷引发火灾

日常生活中经常会出现电气线路过负荷的情况，造成造成过负荷的主要原因有：设计或选择导线截面不当，实际负载超过了导线的安全载流量;在线路中接入过多或功率过大的电气设备，超过了电气线路的负载能力;供配电线路在过负荷情况下工作运行，就极有可能引起线路外层的塑料、橡胶或其它绝缘材料起火，进而酿成火灾。

1.3 接触不良、漏电引发火灾

引发漏电的原因一般是由于用电设备的插座、开关的接头处等处的接触不良，导致接触电阻较大，致使在故障点处产生电弧造成松动打火，产生电弧或火花，引燃用电设备周边的可燃物，引起火灾。

1.4 散热不良引发火灾

导致设备散热不良的原因有很多：电气设备的老化、设备本身质量问题或设计不合理、使用者违章使用电器设备、环境通风不好等都能导致设备散热不良。用电设备的长期散热不良，导致热量较多的存蓄，当到达电气设备中可燃烧物的燃点时就会引发火灾。

1.5 谐波电流引发火灾

随着电气技术的发展，电气设备种类日益增多，电网中的用电设备较多为非线性负荷。当用电设备运行工作时，产生的负荷电流含有多次谐波电流，这些谐波电流进入公用电网可引起电源电压畸变、波形失真、损耗增加，并可使电气线路中的中性线过载发热。由于中性线的较细，在不平衡电流及谐波电流的作用下，可能使中性线损坏甚至烧断。对于单相设备来说，由于三项负载的不平衡，引起某项电压升高，引起电气设备的绝缘受损，易使设备烧坏，进而发生火灾。

2 电气火灾监控系统组成与原理

2.1 电气火灾监控系统的系统组成

电气火灾监控系统有电气火灾监控设备和电气火灾监控探测器组成。由电气火灾监控探测器对由于电气引起的可能引起火灾的早期特征进行预警。目前电气火灾监控探测器有很多种类，主要有：剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器、故障电弧式电气火灾监控探测器、测量热解粒子式电气火灾监控探测器、绝缘探测器、限流式电气火灾保护装置、无电弧开关等。电气火灾系统组成如图1所示。

2.1.1 剩余电流式电气火灾监控探测器

剩余电流式电气火灾监控探测器主要探测配电线路的剩余电流，当剩余电流超过设定值时，探测器可以及时报警，可以有效地减少电气火灾发生几率。

2.1.2 测温式电气火灾监控探测器

测温式电气火灾监控探测器主要用于监控配电系统中接头部位或者用电设备表面。当由于电气故障而导致接头部位或者用电设备表面温度过高，并且超过探测器设置的报警阈值时，探测器发生报警信号，提醒相关人员及时处理。测温式探测器根据其传感器特性，分为接触式和非接触式。

2.1.3 测量热解粒子式电气火灾监控探测器

测量热解粒子式电气火灾监控探测器可以探测由于电气故障引起配电系统中电器元件温度升高而释放出的有机物，在明火发生前就能及时报警，具有很好的火灾预警作用，能够有效地避免火灾发生。

2.1.4 故障電弧式电气火灾监控探测器

故障电弧式电气火灾监控探测器主要用于探测配电线路中由于接触不良、绝缘破损等引发电弧性放电，当探测到故障电弧时，探测器发出报警信号，具有很好的预防电气火灾发生的作用。

2.1.5 限流式电气火灾保护器

限流式电气火灾保护器主要针对直接带负载的末端特定线路产生短路危险时，在极短时间内迅速泄放短路产生的能量，并切断线路，防止火灾发生[2]。

2.2 电气火灾监控系统的原理

电气火灾监控系统应用在实际工程应用过程中，当电气设备的表面温度、泄露电流、故障电弧、热解粒子等数据指标超出电气设备正常工作状态时的正常数据指标，不同类型的电气火灾监控探测器的传感器探测采集不同指标数据信息，并将，并且特征数据发送到探测器中，电气火灾监控探测探测器利用内部程序对采集的数据信息进行过滤、放大、A/D转换、分析、判断、对比等步骤的处理，换算为最终的探测值，当探测值超出电气火灾监控探测器的设定值时，探测器会立即发生声光报警讯号，并将报警讯号经过信息线传输到监控设备中。电气火灾监控设备接收到报警信号后会对数据进行二次分析，探测器的探测数值会显示到监控设备上，同时监控设备会发出火灾预警信号。监控设备会将火灾预警信号发送到安装在值班室中的消防控制室图形显示装置上，值班人员通过消防控制室图形显示装置可以看到发出火灾预警信号的探测器的地址，从而第一时间联系并设备维修人员前往设备故障现场进行维修检查。另外，随着城市智慧消防系统的推广，目前电气火灾监控系统还拥有通信组网功能，能够将其所探测到的相关火灾讯息传递智慧消防系统平台上，使得探测器报警信息更方便的被监视到。

2.3 电气火灾监控系统的分级保护

在民用建筑供配电系统中，根据供配电线路中的用电负载量，低压配电线路一般采用二级或三级保护。对于低压配电级数较少而且危险性较小的部位采用两级保护，对于低压配电级数较多而且危险性较大的部位应该设置三级保护。目前在三级保护方式是建筑中配电线路常用的方式，其分级保护方式为：

第一级保护的剩余电流式电气火灾探测器应设置在低压配电室低压开关柜的各支路输出供电线路上;这一级的防护最为关键，因为主供电线路下连接着大量的分支线路，所以当探测到较大的漏电电流时，不能直接的对电源进行切断，安装在第一级的剩余电流式電气火灾监控探测器的剩余动作电流应该在为0.5～1A之间，报警阈值的设置也应为正常泄露电流值的两倍。

第二级保护的剩余电流式电气火灾探测器应设置在配电下一级的分配电柜（或楼层的分配电箱）各支路输出供电线路上。这一级剩余电流式电气火灾监控探测器的剩余动作电流应在300～500mA之间。由于该级电源切断对下级电网中的用电设备影响较大，这一级剩余电流式电气火灾监控探测器只能用来进行探测警报工作，不能直接切断该级受控点电源。

第三级保护的剩余电流式电气火灾探测器应设置在负载配电箱的输入或输出端上。为了防止供电线路故障时导致使用人员发生触电危险。一般第三级保护选择的剩余电流式电气火灾监控探测器的剩余动作电流小于300mA，动作时间低于0.1s，剩余电流式电气火灾探测器能发出信号切断受控点电源。在实际工程中，在输入端时每路设置1个受控点，输出端上根据支路数则要有多个受控点。将每个受控点的探测器的电子地址登记到电气火灾监控设备上，利用电气火灾监控设备实时监控供配电系统的整体状态。

测温式电气火灾监控探测器一般也可设置三级保护的方式进行安装[3]。测温式电气火灾监控探测器在配电系统中一般应设置在配电柜中。当然，在其他接头部分也可以使用测温式电气火灾监控探测器。当探测温度高于报警阈值时，可直接报警并且切断用电设备电源。测量热解粒子式电气火灾监控探测器可以将其设置在各类电气柜，也可以将其设置在电缆廊道内。故障电弧探测器应设置在末端配电盘进线处。一旦该部分线路和线路内的用电设备发生电弧性放电，该探测器均能及时探测到，提醒人们及时处理。限流式电气火灾保护器的保护对象特征，可将其设置在末端配电盘进线或出线处。限流式电气火灾保护器主要针对直接带负载的末端特定线路产生短路危险时，在极短时间内迅速泄放短路产生的能量，并切断线路，防止火灾发生。

3 电气火灾监控探测器误报警原因分析

在电气火灾监控探测器安装环境中，有很多因素导致系统误报警，导致系统误报警的原因有很多;主要原因有：（1）建筑配电系统施工不规范。笔者调查发现，探测器误报往往是由于在施工过程中配电系统中接线错误。（2）系统中产品功能不完善。由于供电系统中的设备启动时会产生容性或感性电流，而剩余电流式电气火灾监控探测器未能将其过滤掉，时探测器探测到的剩余电流就可能达到报警值，发出报警信号。很多时候施工现场中的电气火灾探测器产品都是未经过国家级检测机构检测，同时未获得CCC证书的产品。产品从设计上就存在缺陷，不能抗适用场所中的磁场干扰，导致误报警。（3）产品安装有误、使用不当。现场施工安装时，系统设计人员未能将剩余电流式电气火灾监控探测器安装在合适的位置，可能会引起探测器的误报警。同时如果探测器安装在密集的高低压配电柜、大型网络通讯设备等电力设备附近时，由于设备运行时产生较大的电磁场，此时对剩余电流式电气火灾监控探测器抗扰能力有较强的要求。一般产品设计时，采用滤波电容以及在软件程序中加入滤波程序。探测器与电气火灾监控设备应用屏蔽双绞线进行连接，可以有效的抗强磁干扰，很多时候施工单位往往忽略这点。由于施工单位的安装不当，导致剩余电流式电气火灾监控探测器误报警的例子比比皆是。（4）笔者经考察，在电梯间安装的剩余电流式电气火灾监控探测器，往往在电梯启动时频频发生报警信号。变频负载是引起剩余电流式电气火灾监控探测器误报警的一个主要原因。电梯是配电系统中的主要变频负载，在电梯控制领域普遍采用变压变频控制方式（VVVF），该控制方式会对电梯的配电线路产生高频漏电干扰电流，引起剩余电流式电气火灾监控探测器的误报警[4]。为了解决以上问题，作为消防产品生产企业，还需要加强对产品的科技投入，提高探测器的稳定性和可靠性，充分发挥其在电气防火中的作用。

4 结语

电气火灾隐患整治与电气火灾防控，是一个系统性的工程，需要根据其产生的原因而采取针对性的措施。设置电气火灾监控系统，是诸多措施中一个比较重要的措施。正确认识电气火灾监控系统的功能，正确使用该系统，会发现很多电气火灾隐患，有效减少电气火灾的发生。电气火灾防控是需要全社会不同行业分工协作、共同参与治理的系统性工程。电气火灾监控系统只是其中一项快速有效、投入不大、容易实施的技术手段。随着科技的进步，电气火灾监控系统功能也越来越完善，探测器的精确度也越来越高。我国目前也逐年的增加对相关产品的科技投入。在不久的将来，电气火灾监控系统会进一步完善，为我国消防事业做出更大的贡献。

参考文献

[1] 公安部消防局.全国火灾情况分析统计[G].2017.

[2] 丁宏军.谈谈电气火灾监控系统的应用[J].电气防火，2017（4）：3-6.

[3] 庄海峰.浅析民用建筑中的电气火灾监控系统[J].河南建材，2017（6）：211-212.

[4] 李小白.电气火灾监控探测器剩余电流分析方法[J].消防设备研究，2017，36（3）：359-362.