电气火灾监控系统构成及应用

王 赤 峰

(华东建筑设计研究院有限公司, 上海 200002)



电气火灾监控系统构成及应用

王 赤 峰

(华东建筑设计研究院有限公司, 上海 200002)

分析了电气火灾的起因,介绍了电气火灾监控系统的结构、设计准则、安装位置,阐述了电气火灾监控系统在实际工程中的应用实例。为使现场的电气火灾监控系统更加稳定、可靠,准确预防电气火灾的发生,设计时需充分考虑现场的实际情况,设备选型时需选择技术可靠、性能优越的产品。

电气火灾; 剩余电流; 故障电弧; 监控系统

0 引 言

随着我国经济的高速发展,电能的需求逐年稳步上升,同时因电气原因引起的火灾也呈逐年上升的趋势。统计结果表明,我国电气火灾在所有火灾原因中占比高达34%,位于所有火灾原因之首。在国外发达国家,这一数值要远远低于国内情况,所以对电气火灾的成因分析及准确监控显得尤为重要。

1 电气火灾起因分析

电气火灾的发生可能是偶然的,也可能是必然,因素有很多。通常根据电气火灾的成因,主要有以下方面的表现:

(1) 长时间过热。通常载流不匹配、过载、接触不良等原因会引起线缆、铜排、线缆接头处等部分持续发热,如果长时间不处理,则会导致温度持续升高,当温度累积到引燃周围的可燃物时,即引起火灾。

(2) 短时剧烈发热。由于短路、雷击等原因,线路中电流急剧上升,在短时间内剧烈发热,引起线缆烧毁或者引燃周围物质,引起火灾。

(3) 故障电弧。由于线缆绝缘损坏、线缆断裂等原因,引起线路中产生故障电弧现象。当导体间的空气被击穿,产生空间放电或者火花的现象。故障电弧产生的温度高达2 000 ℃,很小电流产生的电弧足以引燃周围物质,引发火灾。

2 电气火灾监控系统

2.1 国家标准及规范

近年来,国家逐步加强了电气火灾的防控力度。2012年前后将电气火灾监控相关产品纳入强制检验范畴,要求所有厂家产品必须通过消防产品合格评定中心的检验,并获得3C证书才能进入市场销售,并且要求厂家将采购、生产、销售情况统一上报公安部消防产品流向平台进行统一管理,最大限度提高电气火灾监控产品的稳定可靠程度;2013年,GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》[1]将电气火灾监控作为独立的章节进行讲解,明确了电气火灾监控系统是火灾报警系统的必要组成部分;2014年,国家相关部门对标准GB 14287—2014《电气火灾监控系统》[2]进行了统一修订,增加了对剩余电流互感器平衡性、大电流冲击、电磁环境兼容等方面的要求,要求所有电气火灾监控相关企业重新进行认证,并加强了检验力度,进一步规范了电气火灾监控市场。此外,GB 50016—2014《建筑设计防火规范》[3]、JGJ l6—2008《民用建筑电气设计规范》[4]、GB 50166—2016《火灾自动报警系统施工及验收规范》等也都系统或局部地对电气火灾监控进行了相应的说明和约束。由此,电气火灾监控越来越受到国家各相关部门的重视。

2.2 电气火灾监控系统结构

最新修订完成的GB 14287—2014《电气火灾监控系统》于 2016年6月1日正式开始实施。该标准分为4部分,即是电气火灾监控系统的构成。

(1) 电气火灾监控设备。整个监控系统的主机设备,可以集中显示下端各探测器的报警状态,以及对探测器进行集中维护,是整个系统的核心。

(2) 剩余电流式电气火灾监控探测器。通过测量分析线路中的剩余电流变化情况,预测是否有剩余电流发生,排除电气火灾隐患。

(3) 测温式电气火灾监控探测器。通过测量铜排、线缆、箱体的温度,分析变化趋势,防止火灾发生。

(4) 故障电弧式电气火灾监控探测器。

电气火灾监控系统基本结构如图1所示。

图1 电气火灾监控系统基本结构

3 电气火灾监控系统的应用

3.1 设计准则

根据GB 50016—2014中第10.2.7条,下列建筑火灾场所的非消防用电负荷宜设置电气火灾监控系统:

(1) 建筑高度大于50 m的乙、丙类厂房和丙类仓库,室外消防用水量大于30 L/s的厂房(仓库)。

(2) 一类高层民用建筑。

(3) 座位数超过1 500的电影院、剧场,座位数超过3 000的体育馆,任一层建筑面积大于3 000 m2的商店和展览建筑,省市级及以上的广播电视、电信和财贸金融建筑,室外消防用水量大于25 L/s的其他公共建筑。

(4) 国家级文物保护单位的重点砖木或木结构古建筑等。

根据GB 50116—2013中第9.1.1条的要求,电气火灾监控系统可用于具有电气火灾危险的场所。

3.2 安装位置

根据GB 50116—2013中第9.1.3条,电气火灾监控系统应根据建筑物的性质及电气火灾危险性设置,并应根据电气线路敷设和用电设备的具体情况,确定电气火灾监控探测器的形式和安装位置。

(1) 剩余电流式电气火灾监控探测器应设置在低压系统首端,宜设置在第一级配电箱的出线端。在供电线路泄漏电流大于500 mA时,宜设置在其下一级配电箱,保证探测器报警值位于300～500 mA范围内。IT系统不适用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直接安装在配电箱内的适当位置,或者嵌入配电箱面板,不改动内部线路。

(2) 测温式电气火灾监控探测器应设置在电缆接头、端子、重点发热部件等部位,保护对象是1 000 V以下的配电线路,应采用接触式安装;对于1 000 V以上的配电线路,宜选择光栅光纤或红外测温式电气火灾监控探测器。测温式电气火灾监控探测器直接安装在配电箱内的适当位置,或者嵌入配电箱面板,不改动内部线路。

(3) 故障电弧式电气火灾监控探测器应设置在空间高于12 m的空间场所,保护线路长度不宜大于100 m,应接入系统回路,安装在配电箱内。

(4) 电气火灾监控设备在设有消防控制室时,应设置在消防控制室内,未设有消防控制室时应设置在有人值班的场所。

在无消防控制室且电气火灾监控探测器设置数量不超过8只时,可采用独立式电气火灾监控探测器。在设有火灾自动报警系统时,独立式电气火灾监控探测器的报警信息和故障信息应在消防控制室图形显示装置或火灾报警控制器上显示。设置自动报警系统时,独立式电气火灾监控探测器应将报警信号传至有人值班的场所。

3.3 系统应用案例

某工程采用PMAC503系列电气火灾监控探测,其具有温度监测、剩余电流监测、故障电弧监测等功能,满足GB 14287—2014的要求,适用于各种大型公共建筑、轨道交通、大型文体中心、酒店住宅等场所。大中型电气火灾监控系统典型结构如图2所示。

图2 大中型电气火灾监控系统典型结构

(1) 系统功能。剩余电流式、测温式、故障电弧式电气火灾监控探测分析线路的状态,可以独立报警,也可以通过通信总线连接到监控主机进行统一监控报警。多个局部报警系统可以通过通信总线形成更大的报警系统,可以保证在报警情况发生时,从上到下均能接收到报警信息,提醒人员及时干预处理,避免系统处于无人监管状态。监控系统支持多级用户管理,具有实时报警、报表、打印等功能,可以有效预防电气火灾发生。

(2) 系统稳定性、可靠性。电气火灾监控系统中各产品均为电子产品,在正常运行过程中容易受附近其他设备产生的电磁辐射干扰,同时产生电磁辐射干扰其他设备,雷击、电涌、静电、环境温度、湿度变化也都会对其运行产生影响。电气火灾监控产品均经过严格的电磁兼容试验,可在现场可靠、稳定运行。

(3) 防大电流冲击。通常在线路正常的情况下,通过剩余电流互感器的电流很小(不超过1 000 mA),但当线路出现故障或者其他异常情况下,通过剩余电流互感器的电流会急剧增大。所以,互感器抗大电流冲击的性能决定了电气火灾监控系统整体的可靠性。该电气火灾监控产品可以防止4 000 A的大电流冲击,保证系统可靠运行。

(4) 动态平衡性。剩余电流互感器需要同时穿入ABCN四线,由于互感器本身绕线不可能绝对均等,穿过互感器的线缆角度、位置不同,测量结果也会有差异,造成测量不准确。该电气火灾监控产品具备良好的动态平衡性,各电流规格互感器在任意角度穿入线缆,其测量精度仍满足要求。

4 结 语

目前,电气火灾监控系统的新版产品标准已正式实施,公安部消防产品合格评定中心注销旧版标准产品的所有CCCF证书。为使各现场的电气火灾监控系统更加稳定、可靠,准确预防电气火灾的发生,在设计时需要充分考虑现场的实际情况,根据现场特性进行设计;在设备选型时,需要选择技术可靠、型号齐全、拥有完整CCCF认证的产品,从而保证电气火灾监控系统可靠运行,降低电气火灾的风险。

[1] 火灾自动报警系统设计规范:GB 50116—2013 [S].

[2] 电气火灾监控系统:GB 14287—2014[S].

[3] 建筑设计防火规范:GB 50016—2014[S].

[4] 民用建筑电气设计规范:JGJ 16—2008[S].

Structure and Application of Electric Fire Monitoring System

WANG Chifeng

(East China Architectural Design and Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200002, China)

This paper analyzed the causes of electrical fire,and introduced the structure,design criterion,and installation sites.The application of the electric fire monitoring system was expounded in the practical engineering.The design of electric fire monitoring system fully considers the actual situation,and the products which have the superior technology and reliable performances are selected,in order to make the electric fire monitoring system more stable and reliable,which accurately prevents the happening of electrical fire.

electric fire; residual current; arcing fault; monitoring system

王赤峰(1982—),男,从事电气设计方面的工作。

TU 892

B

1674-8417(2016)12-0020-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.12.005

2016-08-25