浅谈高层建筑电气火灾监控系统的设计

　　【摘要】对配电线路漏电引起的电气火灾隐患进行及时有效的监控是防止电气火灾频发的必要措施。本文在介绍电气火灾监控系统设置的范围基础上，进行了高层建筑电气火灾监控系统的设计。

　　【关键词】高层建筑  电气  火灾  监控系统

　　中图分类号：TU97       文献标识码：A             文章编号：

　　随着经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，用电量成倍增长，电气火灾也随之剧增，从而给国民经济和人民生命财产造成巨大损失。据统计，电气火灾大部分是由电气线路的接触性电弧短路直接或间接引起的，其中配电线路老化、线缆绝缘破损、导线裸露造成漏电是主要原因。因此，对配电线路漏电引起的电气火灾隐患进行及时有效的监控是防止电气火灾频发的必要措施。

　　为了遏制电气火灾的上升势头, 政府有关部门对《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045- 95, 2005版,以下简称《高规》) 和《建筑设计防火规范》(GB50016-2006, 以下简称《低规》) 进行了局部条文修订, 要求在建筑物内安装剩余电流动作火灾监控系统。

　　一、电气火灾监控系统设置的范围

　　1、根据建筑物的火灾危险性大小、人员密集程度，下列建筑物的供电干线或电源线路上宜装设电气火灾监控系统：财贸金融楼票证库、图书馆书库、档案楼档案库、科研楼可燃物较多和火灾危险性较大的实验室、体育馆、影剧院、大型放映厅的人员密集场所、面积大于50 平方米的可燃物品库、餐厅、娱乐场所、卡拉OK 厅、歌舞厅、多功能表演厅、大型电子游戏机房、商业、企事业单位的公共厨房。在设计过程中，应对上述建筑内的防火区域作出合理的分布设计，确定适当的控制保护范围。

　　2、根据因停电会造成重大经济损失及不良社会影响的下列电气装置或场所应安装电气火灾监控系统：公共场所的应急电源、通道照明、确保公共场所安全的设备、消防设备的电源，如消防电梯、消防水泵、消防通道照明、防盗报警的电源、其他不允许停电的特殊设备和场所。

　　为防止人身电击事故，上述场所的负荷末端保护不得采用报警式剩余电流保护装置。

　　二、高层建筑电气火灾监控系统的设计

　　1、电气火灾监控器设置

　　目前, 漏电火灾报警系统的设计主要依据《高规》和《低规》局部修订条文, 但对新建和改造的建筑物设置电气火灾监控系统, 没能给出明确的电气火灾监控器( 简称"监控器") 的设置, 笔者认为可根据火灾自动报警系统对保护对象的分级, 确定建筑物的火灾危险性, 并结合《剩余电流动作保护装置的安装和运行》(GB 13955- 2005) 中电气火灾的防护章节的规定, 在以下位置设置监控器:

　　a. 应在电力总配电箱进线处设置监控器;

　　b. 建筑物内人员密集场所和歌舞、娱乐、放映、游艺场所的配电箱进线处设置监控器;

　　c. 配电室重要负荷( 消防、安防、大型计算机房、通讯机房等) 低压出线回路设置监控器等;

　　监控器设置还应符合现行国家标准《电气火灾监控系统》(GB 14287- 2005) 第1部分: 电气火灾监控设备, 第2部分: 剩余电流式电气火灾监控探测器, 第3部分: 测温式电气火灾监控探测器的有关规定。

　　2、电气火灾监控系统设计

　　（1）一般要求

　　a. 明确保护对象的配电系统组成和接地型式;

　　b. 电气火灾监控系统( 简称"系统") 主机应设在消防控制室内或24小时有人值班的场所;

　　c. 系统应有自动和远程手动两种触发装置;

　　d. 系统功能主要以监控对象的报警为主, 如确实需要触发控制时应以手动触发为主;

　　e. 系统容量应留有一定的裕量, 产品应符合国家相关规范和标准要求。

　　（2）设计要求

　　因《高规》和《低规》是建筑设计规范, 非专门的漏电火灾报警系统设计规范, 并没给出详细的设计要求,因此, 笔者根据以往所设计的工程和国家相关标准条文,主要对漏电火灾报警系统设计提出几点想法供商榷。

　　第一，配电线路的漏电监控

　　根据国际消防资料和近年来国内电气火灾案例分析, 由线路电弧性接地故障引起的火灾比例最大, 因此配电线路的漏电监控是电气火灾系统中的重要部分。对线路的漏电监控, 首先应了解保护对象火灾危险性, 同时明确工程配电系统设计组成、接地型式和负荷对象性质。对线路漏电电流监控器设定值有下列要求: 报警值不应小于20mA, 不应大于1 000mA, 且监控器的报警值应在报警设定值的80%~100%之间,对疑似预警的剩余电流额定值均不宜低于正常运行实测泄漏电流值3～4倍且不宜大于100～300mA, 阈值报警的剩余电流额定值均不宜低于正常泄漏电流值的2倍且不宜大于300～500mA。线路及用电设备的正常泄漏电流值参见参考文献1表11- 43、11- 44、11- 45。

　　配电线路的漏电监控保护应设两级或三级保护,笔者认为随着建筑物的体量增加和建筑物内供电对象多样性, 建议建筑物内配电线路的漏电监控保护以三级保护为主。第一级通常为线路末端, 因是线路末端原则上仍应使用传统无延时的RCD, 漏电动作电流I△n≤30mA, 高灵敏度、快速动作型, 主要用于防人身触电保护, RCD应选用电磁式, 它靠接地故障电流来动作, 与线路残压无关能确保动作的可靠性。第二级设在楼层配电箱进线处和动力设备间内配电柜进线处,动力回路监控器漏电电流报警值IΔn 为50~100mA, 阈值报警值IΔn为200~300mA; 照明回路监控器漏电电流值IΔn100~200mA, 阈值报警值为IΔn 300~500mA, 以上电流值最后按实际正常泄漏电流值2倍确定, 且不宜大于300～500mA。第二级设置的漏电监控器主要功能以预警为主( 准确报出故障线路地址和隐患部位) ,尽量避免采用漏电自动脱扣保护, 因为从发生故障到烤燃起火以至成灾, 需要一个相当长的时间, 因此发出报警后完全有时间查出故障线路和妥善处理故障回路。

　　确需采用漏电自动脱扣保护的回路, 最好选用漏电保护装置( 漏电断路器、漏电负荷开关和配有漏电附件的断路器) , 由配电系统设计确定动作电流值和时间,实现具有选择性的分级保护, 参数选择有以下要求:

　　a. 用于配电线路的剩余电流保护装置动作电流应不小于正常运行泄漏电流值的2.5倍, 同时还应不小于其中泄漏电流最大的一台用电设备正常运行泄漏电流值的4倍。

　　b. 上下级剩余电流保护装置的动作时间差不得小于0.2s, 上一级剩余电流保护装置的极限不驱动时间应大于下一级剩余电流保护装置的动作时间, 且时间差应尽量小。

　　c. 上级剩余动作电流( I△n) 不应小于下级剩余动作电流( I△n) 的3倍, 对火灾危险性大的场所取值范围为100～500mA, 对于一般场值取500mA～1A。建筑物总进线处为第三级, 第三级设置的监控器仅仅用于漏电报警, 其漏电电流值定为400～800mA。

　　因此, 火灾监控系统对配电线路的漏电应以报警为主, 线路的漏电脱扣应由配电系统设计人员根据负荷性质与相关设计规范、国家标准设计, 避免功能重复, 使设置复杂化, 降低其可靠性且增加业主的建设费用。回路监控示意见下图。

　　第二，配电线路和设备的温度报警

　　配电线路和大型用电设备除有漏电监控报警外,还应根据负荷运行情况和线路敷设的环境因素, 建议条件允许时考虑在个别位置增设温度监测报警, 如在电气竖井内设置温度监控器动态检测电缆和插接式母线温升情况。配电设备的温度报警主要对干式变压器设置高温报警, 以上报警信号送至电气火灾监控系统。选用温度报警方式时, 应根据线路和设备所提供的耐热特性及允许温升的资料设定温度报警参数, 其值一般规定为小于允许耐热温度5℃。

　　第三，电气火灾监控器

　　配电线路漏电监控器选用配三个电流探测器与一个剩余电流探测器的组合型, 监控器预设的各项参数值应有现场可调功能。

　　此外, 为避免重复设置, 配置有剩余电流探测控制器的配电箱, 若需漏电脱扣, 一般只使用普通带脱扣的断路器( 脱扣电压宜为24V DC) , 不再使用剩余电流断路器; 若需漏电报警, 同样无需象以往使用报警式剩余电流断路器, 以免造成浪费。同时为避免监控器和监控中心的联网总线的短路, 应在回路上增设短路隔离器。

　　3、电气火灾监控系统的设备性能要求

　　a. 可探测泄漏电流信号;

　　b. 可探测电气联接点处温度信号;

　　c. 电气火灾监控系统的报警电流值应可调;

　　d. 电气火灾监控系统应具有自动巡检功能;

　　e. 电气火灾监控系统应具有发出声光报警, 准确报出探测点地址, 并监视探测点的变化, 打印故障报表功能;

　　f. 储存各种故障及操作试验信号, 信号储存时间不应少于12个月;

　　g. 系统监控主机应有良好的兼容性。

　　参考文献：

　　[1] 高层民用建筑设计防火规范. GB50045-2005.

　　[ 2 ] 剩余电流动作保护装置安装和运行.GB13955-2005.