对建筑电气中漏电火灾报警系统的探讨
摘要：建筑火灾的主要原因大多是因电气引起的，电气火灾所占比例非常大。而引发电气火灾的原因又有很多，如短路、过负荷、接触电阻过大、泄漏电流等等。其中，漏电电流是指不同电位导体之间的非正常电流。因此漏电火灾报警系统的应用非常重要，本文着重对建筑电气中漏电火灾报警系统进行探讨。
关键词：建筑电气，漏电火灾报警系统，应用探讨
漏电电流的危害性在于在漏电电路中电阻大的地段容易发热，在接触不好的地方容易产生火花，在漏电回路中发热或打火花的地方如有可燃物质，就会引起漏电火灾。同时，由于漏电电流的积累作用，还可能进一步引发相间短路和单相对地短路。因为漏电电流一般都较小，不能有效地使保护电器(断路器、熔断器)及时动作切断供电电源，所以必须采用一种新的技术设备来监控它，最好是能同时监控并发现短路、过负荷、过电压等电气火灾隐患。这种新的技术设备就是漏电火灾报警系统。在2005年新修订的GB50045-1995《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)和2006年新修订的GB50016-2006《建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)都增加了在电气火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统的规定。
2什么是漏电火灾报警系统
2.1定义
GB13955-2005《剩余电流动作保护装置的安装和运行》(以下简称《剩余电流》)中定义，“剩余电流动作电气火灾监控系统”是指用于监测剩余电流的互感器、剩余电流探测器、报警器或控制器构成的电气火灾实时监测并实施报警或切断电源的装置。“漏电”在国际上的通用术语就是“剩余电流”，其他有关国家标准也称“剩余电流”，因此，《高规》和《建规》中有关条文要求设置的漏电火灾报警系统就是《剩余电流》定义的“剩余电流动作电气火灾监控系统”。
2.2功能
漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的短路、漏电、过载、过压、欠压等故障和异常状态，能切断漏电线路上的电源，储存各种故障和操作试验记录，同时还具有来电报警、声光报警的功能。同时，系统还可与火灾报警系统联动，切断非消防电源。总之，漏电火灾报警系统能对电气线路的故障和异常状态进行全程监控，提醒人们及早发现和消除电气火灾的隐患，从而保障人身和财产的安全。
2.3系统组成及工作原理
目前，国内漏电火灾报警系统厂家生产的产品主要分为三种类型:多功能漏电开关型；电气火灾监控设备与电气火灾探测器(报警器)分离配置型；漏电火灾报警系统与火灾自动报警系统合二为一型。下面笔者仅以福建一家公司生产JHA系列的漏电火灾报警系统为例，对目前应用最多的电气火灾监控设备与电气火灾探测器(报警器)分离配置型的产品进行说明。
这种漏电火灾报警系统由防火漏电电流动作报警器、总线制传送仪和工控机(系统集中处理器)三部分组成。如图1所示。
图1JHA系列漏电火灾报警系统结构示意图
JHA系列报警器系统是漏电火灾报警系统的前置部分，主要功能是对配电回路的漏电电流、三相工作电流进行有效监控，并通过FH总线制传送仪将实时数据上传至工控机。当受监控的某一路漏电电流、工作电流超过事先设定预报警值时，系统能准确探测到漏电点的地址并显示在工控机上，同时发出声、光报警信号，在规定的时间内自动切断漏电线路的电源(也可将系统的控制模式设置为手动，当系统发出声光报警信号后，值班人员可以根据显示的故障报警地址，到现场进行处理)。同时，系统自动将故障线路地址、故障类型、故障发生时间和漏电电流值、三相电流值等数据以及各种操作试验信号显示并存储。
3采用“系统”的必要性及与火灾报警系统的关系
3.1采用“系统”的必要性
其实，早在很多年以前，GB50054-1995《低压配电设计规范》第4.4.20条就规定:为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的漏电电流动作保护器，其额定动作电流不应超过0.5A。这里所说的漏电电流动作保护器亦称电气防火报警器，我们称之为传统的漏电保护器，它与漏电火灾报警系统相比，具有下列缺点和不足。
(1)传统的断路器或漏电保护器，保护线路时，大部分原理靠热磁脱扣而动作，容易受环境温度的改变而改变，造成保护值精度不准确。而且功能单一，一般只具有过电流、短路、漏电保护功能，一旦动作时，将长时间停电，影响用户的正常用电。
(2)传统的断路器或漏电保护器，采用硬件驱动，对于相对复杂的保护方式难以实现智能化，无法进行数据远传和数据分析，故障类型不清楚，不能记录查询故障，各种重要电气参数无法显示等等，如果需完成各种功能组合，需增加各种附件或模块，造成配件不统一、构件匹配难的问题，不能满足不同用电场合的需要。而漏电火灾报警系统采用互感器检测CPU控制，除了具备传统的漏电保护器的功能外，还具有探测到漏电电流后，能准确报出故障线路地址，监视故障点的变化，储存各种故障和操作试验信号，切断漏电线路的电源等功能。而且所有数据检测、分析、控制，全部由单片机控制完成，并与PC机构成双向通信，实现数据远传控制、记录，具有系统化控制、灵敏度高、可靠性强等优点。这也正是我国推广使用漏电火灾报警系统的原因所在。
3.2漏电火灾报警系统与火灾自动报警系统的关系
表面上看，建筑中漏电火灾报警系统与火灾自动报警系统都是为了防范火灾而设置的报警系统，但二者在功能上还是有区别的:火灾报警系统是对火灾初期的烟、热和火焰辐射的探测，通过报警使人及时发现火灾并联动控制系统把火扑灭在初期阶段；而漏电火灾报警系统是通过对剩余电流的监测来发现电气故障并切断漏电线路的电源进而预防火灾的发生。可见，在建筑中设置火灾自动报警系统和设置漏电火灾报警系统都是必要的。但二者又绝不是孤立的，而是相辅相成的。随着建筑电气系统的不断完善与进步，漏电火灾报警系统成为火灾自动报警系统中的一个子系统已经成为可能。这样，既可大大地提高防范火灾的高效性，又减少了工程的投资。
4漏电火灾报警系统的应用
4.1应用范围
(1)为减少电气火灾事故的发生，除《高规》9.5.1条作了明确规定，另外，《建规》第11.2.7条也规定，按一级负荷供电且建筑高度大于50m的乙、丙类厂房和丙类库房等五类场所和设备宜设置漏电火灾报警系统。
(2)除国家消防技术规范明确规定的场所应安装漏电火灾报警系统外，根据该系统在工程实践中已被证明了的预防电气火灾的作用，本人建议按消防技术规范可不设置但有条件的重要单位或场所，像国家机关、广播电台、电视台、邮政局、通信枢纽、发电厂、博物馆、重要的科研单位等等，也宜安装该系统。日本1978年在其《内线规程》EAC8001-1978第190条明确要求建筑面积在150m2以上的旅馆、饭店、公寓、集体宿舍、家庭公寓、公共住宅、公共浴室等地必须安装能自动报警的漏电火灾报警器。此规程为日本电气火灾的控制起了重要作用。日本人均用电量为我国的8倍，而其电气火灾只占火灾总数的2%～3%。目前国内在已安装使用的漏电火灾报警系统，经调查，在使用过程中确实发现了不少起火隐患，及时报警提醒人员去消除这些隐患，得到了广大用户的认可和好评。
例如：北京市某家具装饰城，在漏电火灾报警系统刚安装完工之后，就发现了18个漏电故障点(主控机漏电报警)。经过勘察，发现了5个严重漏电点。例如，在三层第09号配电箱第5照明供电回路中发现1A的漏电电流，而且漏电电流忽大忽小，第5照明回路为三层西侧通道日光灯照明供电回路，最后在三层的一照明日光灯的母线槽内发现了漏电点。漏电的原因是给日光灯供电的火线(相线)头铜线太长，拧在接线端子上后，余下裸露部分与母线槽铁壳在不断的拉弧打火。长时间的打火已经将母线槽内其它的塑铜电线的绝缘外皮损坏，若不及时发现，漏电电流会不断增大，电弧也随之加大，最后将会引燃母线槽内的塑铜电线，引发火灾事故。
4.2系统选型
我们在前面已经介绍了目前漏电火灾报警系统的三个主要类型，下面，笔者对这三种不同类型的漏电火灾报警系统进行分析。
(1)多功能漏电开关型。其特点:具有包括剩余电流探测、报警功能在内的扩展多功能，集漏电、短路、过载、过压、欠压、缺相、延时送电、防误合闸甚至防雷等功能于一身，并可以组网实现远程集中监控。此种类型产品优点:保护功能多、内置电流互感器(包括电流互感器和零序电流互感器)、接线少、整合度高、使用方便；其缺点:结构复杂、故障率偏高、产品品种不全，由于没有总线短路保护模块，局部总线短路容易导致全系统瘫痪。
(2)电气火灾监控设备与电气火灾探测器(报警器)分离配置型。此种类型产品优点:不含电源控制开关，不串入配电系统，只通过探测器取样信号和脱扣控制，无论新工程还是改造工程都比较方便，二总线，有总线短路保护，性能稳定可靠；此种类型产品缺点:一般只有剩余电流和过电流探测功能。可以预见，与配电系统相对独立的此种结构形式将会是今后漏电火灾报警系统的主要发展方向。
(3)漏电火灾报警系统与火灾自动报警系统合二为一型，这种产品是第二种产品的一种特例，只是其总线直接使用普通火灾自动报警系统的二总线，并省去集中控制器和上位机，由增强的火灾自动报警控制器整合剩余电流探测报警功能后一并控制。这种类型产品的优点:可节省漏电火灾监控系统集中控制器和上位机，并节省组网布线，主要节省了竖井线，消防中心一体化监控，界面统一，方便管理；缺点:组合后，相对复杂的火灾报警系统故障也可能会造成漏电火灾报警系统瘫痪，使得系统可靠性降低。
通过上述分析，可见第一种产品功能齐全，但故障率偏高，第三种产品虽然节省产品费用，但由于这种类型产品的技术还不是十分成熟，稳定性较差。在此，笔者建议在选用漏电火灾报警系统时，最好还是设置相对独立的第二种电气火灾监控设备与电气火灾探测器(报警器)分离配置型的漏电火灾报警系统为宜。
5结束语
目前，漏电火灾报警系统技术属于新兴学科，但已经引起了国内科研、生产部门的高度重视，福建俊豪国际电气有限公司、北京华宇先锋电气安全科技有限公司、北京德派森电气技术发展有限公司等企业都研发了具有自己特色的产品。漏电火灾报警系统属于先期预报警系统。它与传统火灾自动报警系统不同的是电气漏电火灾报警是为了避免因电气火灾而造成损失，而传统火灾自动报警系统是为了减少已发生火灾损失，所以已经安装了火灾自动报警系统的单位，仍需要安装漏电火灾报警系统，且应选择电气火灾监控设备与电气火灾探测器(报警器)分离配置型的漏电火灾报警系统为宜。
参考文献:
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