摘要：通過(guò)對(duì)電氣火災(zāi)成因和后果的分析，提出設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的必要性。再闡述電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的依據(jù)、原理和應(yīng)用。

　　關(guān)鍵字：電氣火災(zāi),監(jiān)控系統(tǒng),依據(jù),原理,設(shè)計(jì)

　　一 設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑業(yè)也欣欣向榮，但隨之而來(lái)的建筑火災(zāi)也是一個(gè)不容小視的問(wèn)題。而在各種建筑火災(zāi)中，電氣火災(zāi)占了相當(dāng)大的比例。

　　據(jù)《中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》記載：

　　2006年，全國(guó)共發(fā)生火災(zāi)30萬(wàn)起，其中電氣火災(zāi)占29.1%。

　　2007年，全年共發(fā)生火災(zāi)15.9萬(wàn)起，其中電氣火災(zāi)占28.8%。

　　2008年，全年共發(fā)生火災(zāi)13.3萬(wàn)起，其中電氣火災(zāi)占30.1%。

　　2009年前3季度，全年共發(fā)生火災(zāi)9.7萬(wàn)起，其中電氣火災(zāi)占29.8%。

　　可見(jiàn)，由將近三成的建筑火災(zāi)是由電氣火災(zāi)造成的。所以對(duì)于電氣火災(zāi)的研究和防范就成為了一個(gè)很重要的課題。

　　二 電氣火災(zāi)的成因及分類

　　電氣火災(zāi)主要包括以下幾種類型：

　　1. 漏電火災(zāi)

　　所謂漏電，就是線路的某一個(gè)地方因?yàn)槟撤N原因使電線的絕緣或支架材料的絕緣能力下降，導(dǎo)致電線與電線之間、導(dǎo)線與大地之間有一部分電流通過(guò)，這種現(xiàn)象就是漏電。

　　當(dāng)漏電發(fā)生時(shí)，漏泄的電流在流入大地途中，如遇電阻較大的部位時(shí)，會(huì)產(chǎn)生局部高溫致使附近的可燃物著火，從而引起火災(zāi)。此外，在漏電點(diǎn)產(chǎn)生的漏電火花，同樣也會(huì)引起火災(zāi)。

　　2. 短路火災(zāi)

　　電氣線路中的裸導(dǎo)線或絕緣導(dǎo)線的絕緣體破損后，火線與鄰線，或火線與地線在某一點(diǎn)碰在一起，引起電流突然大量增加的現(xiàn)象就叫短路，俗稱碰線、混線或連電。

　　由于短路時(shí)電阻突然減少，電流突然增大，其瞬間的發(fā)熱量也很大，大大超過(guò)了線路正常工作時(shí)的發(fā)熱量，并在短路點(diǎn)易產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花和電弧，不僅能使絕緣層迅速燃燒，而且能使金屬熔化，引起附近的易燃可燃物燃燒，造成火災(zāi)。

　　3. 過(guò)負(fù)荷火災(zāi)

　　所謂過(guò)負(fù)荷是指當(dāng)導(dǎo)線中通過(guò)電流量超過(guò)了安全載流量時(shí)，導(dǎo)線的溫度不斷升高，這種現(xiàn)象就叫導(dǎo)線過(guò)負(fù)荷。

　　當(dāng)導(dǎo)線過(guò)負(fù)荷時(shí)，加快了導(dǎo)線絕緣層老化變質(zhì)。當(dāng)嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)線的溫度會(huì)不斷升高，甚至?xí)�引起�?dǎo)線的絕緣發(fā)生燃燒，并能引燃導(dǎo)線附近的可燃物，從而造成火災(zāi)。

　　4. 施工不規(guī)范造成的電氣火災(zāi)

　　在工程的施工過(guò)程中，電氣線路安裝不規(guī)范，施工工藝不良，導(dǎo)線連接不實(shí)，接觸不良，絕緣刮破等也是發(fā)生電氣火災(zāi)的一個(gè)重要原因。特別是中性線連接質(zhì)量差，如造成中性線斷裂，易損壞設(shè)備絕緣，引起單相設(shè)備燒壞，甚至火災(zāi)。

　　三 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的定義、作用及重要性

　　GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》第一部分：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備中給出的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)定義如下：“當(dāng)被保護(hù)線路中的被探測(cè)參數(shù)超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)并能指示報(bào)警部位的系統(tǒng)，它由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器組成。”其中，電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備是指“能接收來(lái)自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)，指示報(bào)警部位，記錄并保存報(bào)警信息的裝置”;電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器是指“探測(cè)被保護(hù)線路中的剩余電流、溫度等電氣火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)變化的探測(cè)器”。

　　電氣火災(zāi)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)又稱為“漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)”。所指的“漏電”解釋實(shí)際上已與我們傳統(tǒng)理解的大不一樣，在相關(guān)規(guī)范中準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該稱之為“剩余電流”。剩余電流比漏電電流含義更廣，它的定義是“低壓配電線路中各相電流矢量不為零的電流。它包含了電器式線路緣損傷流入大地的故障接地電流、對(duì)地電容電流、諧波分量電流及電器設(shè)備和線路正常運(yùn)行時(shí)對(duì)地的泄露電流。因帶電導(dǎo)體間相與相間及相與N線間的短路應(yīng)靠保護(hù)電器切斷電源，當(dāng)故障電流值小于過(guò)電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流值的電弧短路確難以切斷電源，電氣火災(zāi)的有關(guān)報(bào)道中接地故障電弧引起的火災(zāi)多于帶電導(dǎo)體間的短路，因此，對(duì)于接地故障無(wú)論是金屬性的還是電弧性的短路都能利用剩余電流保護(hù)裝置切斷電源發(fā)出報(bào)警信號(hào)以利預(yù)知災(zāi)前隱患，及時(shí)采取措施消除隱患，避免火災(zāi)的發(fā)生。

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，能有效預(yù)防常見(jiàn)的因漏電導(dǎo)致接地電弧所引起的建筑物電氣火災(zāi)事故，廣泛應(yīng)用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效地將大量火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)，對(duì)節(jié)約能源，保護(hù)人身安全也有積極意義，故“電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)”的作用和重要性不容忽視。

　　四 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)及原理

　　1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)：

　　(1) 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》、GB14287.3-2005《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》的要求。

　　(2) GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第11.2.7條規(guī)定：“下列場(chǎng)所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)：

　　1 按一級(jí)負(fù)荷供電且建筑高度大于50m的乙、丙類廠房和丙類倉(cāng)庫(kù);

　　2 按二級(jí)負(fù)荷供電且室外消防用水量30L/s的廠房(倉(cāng)庫(kù));

　　3 按二級(jí)負(fù)荷供電的劇院、財(cái)貿(mào)金融樓和室外等消防用水量大于25L/s的其他公共建筑;

　　4 國(guó)家級(jí)文物保護(hù)單位的重點(diǎn)磚木或木結(jié)構(gòu)的古建筑;

　　5 按一、二級(jí)負(fù)荷供電的消防用電設(shè)備。“

　　(3) GB50054-1995《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.4.21條規(guī)定：“為減少接地故障引起的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)而裝設(shè)的漏電電流動(dòng)作保護(hù)器，其額定動(dòng)作電流不應(yīng)超過(guò)0.5A。

　　2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及主要原理

　　(1)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》以及相關(guān)規(guī)范《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》(暫行規(guī)定)的規(guī)定，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成應(yīng)包括：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器以及測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器等三個(gè)最基本產(chǎn)品種類。其中，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器由監(jiān)控探測(cè)器和剩余電流互感器所組成;測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器由監(jiān)控探測(cè)器和測(cè)溫傳感器所組成。

　　a)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要是連接網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測(cè)量的各類型的儀表和保護(hù)裝置等，也是構(gòu)建該監(jiān)控系統(tǒng)必要的基本組成元素，不僅肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任，同時(shí)也是執(zhí)行后臺(tái)控制命令的終端元件。

　　b)通訊控制層主要是由通訊服務(wù)器、接口轉(zhuǎn)換器件及總線網(wǎng)絡(luò)等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，不同的接口轉(zhuǎn)換器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太網(wǎng)等各種接口，組網(wǎng)方式靈活，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等類型的組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。通訊服務(wù)器主要用于直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)的各種控制命令，并負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和存儲(chǔ)等工作。如電壓/電流等電參量、輸入開(kāi)關(guān)量狀態(tài)、修改儀表內(nèi)部參數(shù)或各種控制繼電器斷開(kāi)/閉合的操作命令等;微機(jī)保護(hù)裝置主要是為保證上位機(jī)的正常工作，避免網(wǎng)絡(luò)中不穩(wěn)定信號(hào)對(duì)其造成的干擾或破壞;接口轉(zhuǎn)換器件則是由于現(xiàn)場(chǎng)儀表或其它系列的裝置與上位機(jī)的通訊接口存在差異，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換方可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　c)管理測(cè)控層是針對(duì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的最上層部分，主要是由電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機(jī)交互界面，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取前置機(jī)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)經(jīng)過(guò)計(jì)算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實(shí)時(shí)發(fā)送并檢測(cè)操作的執(zhí)行狀況，以保證供用電單位的正常工作。

　　(2)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理是：當(dāng)電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異常或突變時(shí)，終端探測(cè)頭利用電磁場(chǎng)感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對(duì)該信息進(jìn)行采集，并輸送到監(jiān)控探測(cè)器里，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較，一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識(shí)別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，監(jiān)控主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮報(bào)警指示燈，發(fā)出報(bào)警音響，同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報(bào)警等信息。

　　3 某大型網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備基地項(xiàng)目中電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　該大型網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備基地總建筑面積約為14.5萬(wàn)余平方米。其中主樓共二十層，總建筑面積為7.4萬(wàn)余平方米，分別為：研發(fā)部分約3.83萬(wàn)平方米，辦公樓部分3.22萬(wàn)平方米，展廳面積0.33萬(wàn)平方米;該工程屬一類高層建筑，且因?yàn)橛兄�眾多的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，電氣環(huán)境非常復(fù)雜，火災(zāi)危險(xiǎn)性很高，一旦失火，會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。為了防患于未然，盡可能地減少火災(zāi)隱患，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)就成為了不可或缺的設(shè)計(jì)。

　　該工程建筑面積很大，且由于有幾個(gè)相互獨(dú)立的功能部分，所以用電設(shè)備數(shù)量很多。如果要對(duì)所有配電回路均加以監(jiān)控，不僅不必要，而且也不現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)投資的極大浪費(fèi)。所以，在綜合考慮了可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及相關(guān)規(guī)范的要求以后，決定對(duì)整個(gè)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用樹(shù)干式設(shè)計(jì)，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器設(shè)置于每個(gè)樓層的配電箱的總斷路器之后。整個(gè)系統(tǒng)的原理圖如下所示：

　　圖中ACS為樓層配電箱中的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。

　　同時(shí)，還要對(duì)系統(tǒng)的功能提出相關(guān)的技術(shù)要求，如下所示：

　　1. ACS控制器應(yīng)帶有以下附件功能：過(guò)電流保護(hù)功能、漏電動(dòng)作輸出功能。

　　2. 漏電報(bào)警系統(tǒng)所采用剩余電流探測(cè)器以及電流探測(cè)器均為定型產(chǎn)品，由供貨商配套提供。

　　3. 漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的探測(cè)漏電電流為100~1000mA可調(diào)。

　　4. 系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)各種故障和操作試驗(yàn)信號(hào)，信號(hào)存儲(chǔ)時(shí)間不應(yīng)少于12個(gè)月。

　　5. 配電柜生產(chǎn)時(shí)，需與漏電報(bào)警系統(tǒng)供貨商溝通配合。

　　通過(guò)以上方式的設(shè)計(jì)，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控所有主要配電回路剩余電流和溫度等指標(biāo)，同時(shí)也避免了經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，兼顧了可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并符合了規(guī)范的要求。

　　五 結(jié)語(yǔ)

　　近年來(lái)電氣火災(zāi)事故居高不下，且每年的十大火災(zāi)中死亡人數(shù)最多，經(jīng)濟(jì)造成經(jīng)濟(jì)損失最大的特大火災(zāi)，均為電氣火災(zāi)。有關(guān)專家積極呼吁盡快采取有效的技術(shù)防范措施，遏制電氣火災(zāi)的上升勢(shì)頭，政府有關(guān)部門(mén)也非常重視，在此背景下，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。為了更好地認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，在此提出一些拙見(jiàn)，與設(shè)計(jì)同仁們探討。

　　參考文獻(xiàn)：

　　《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》

　　《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》

　　《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》

　　《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》(暫行規(guī)定)

　　《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

　　《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2005年版)

　　《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》