发布于：2007-04-12 19:55:12
来自：电气工程/防雷减灾
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初谈漏电火灾报警系统设计
作者：衣建全 李艳秋
1. 接地故障产生的原因：
接地故障产生的原因是多方面的，通常包括以下几个方面：
1.1 建筑物内导线使用年久失修，其绝缘层老化破损。
1.2 建筑物内导线安装施工不规范，如导线不穿管路保护，直接埋于墙内或置于构件上。
1.3 导线施工质量粗糙，偷工减料，使用钢管穿线时钢管内壁刮伤导线绝缘层。
1.4 娱乐场所等公共活动场所在二次装修时，乱敷设电线，致使各种施工遗留火灾隐患。
1.5 电气设计不当，包括使用者随意增加负荷。造成导线过负荷而发热。导线绝缘层老化失效。
1.6 用户内部私拉乱扯线路，架设不规范。
1.7 线路受自然条件影响，如空气潮湿导致导线绝缘水平下降等。
1.8 各种人为的破坏造成断线等。
2. 设置漏电报警系统的必要性：
接地故障保护是以防止人身间接电击、电气火灾及线路损坏为目的的一种保护。它包括相线与大地、PE线、PEN线、配电和用电设备的金属外壳、敷设管槽、建筑物金属构件、上下水和采暖、通风管道以及金属屋面、水面之间的短路。当电气线路及装置因绝缘破损有接地故障时，在漏电故障点和导体不良连接处将引起电弧、电火花，这种电弧具有很大的阻抗和电压降，它限制了故障电流，使过电流保护器不能动作或不能及时动作来切断电源，而几百毫安的漏电弧产生的局部高温可达2000℃以上，足以引燃周围的可燃物而引起火灾。况且其范围涉及到建筑物的各个角落，危害范围广。如不对系统的漏电进行监测和防控，就会对人身安全存在很大的危险性，对线路存在破坏性，同时，存在很大的火灾隐患。根据公安部消防局电气火灾原因技术鉴定中心的统计资料来看，电气火灾大部分是由电气线路直接或间接造成的，以2002年度为例，鉴定火灾115起，其中，95起是由电气线路直接或间接造成的。“漏电火报警灾报系统”能准确监控电气线路的故障和异常状态，能发现电气火灾的火灾隐患，及时报警提醒管理人员去消除这些隐患。故设置“漏电火灾报警报系统”是必要的、迫切的。
3. 漏电火灾报警系统设置的范围：
3.1 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漏电火灾报警系统：
3.1.1 商业楼建筑（包括地下类商业建筑）；
3.1.2 博物馆、展览馆建筑；
3.1.3 影剧院、歌舞、娱乐建筑（包括地下同类建筑）；
3.1.4 集会、体育类建筑；
3.1.5 电信、邮政、财贸金融建筑；
3.1.6 餐饮、酒店、旅馆建筑；
3.1.7 医院、福利院、幼儿园、学校等建筑；
3.1.8 易燃、易爆场所及建筑；
3.1.9 公寓、居住建筑；
3.1.10 图书馆、档案馆、书库建筑；
3.1.11 省级及省级以上文物保护建筑或场所；
3.1.12 其它火灾危险性大、人员密集的场所及建筑；
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。
3.2 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漏电火灾报警系统：
3.2.1 公共场所的应急电源、通道照明；
3.2.2 确保公共场所安全的设备；
3.2.3 消防设备的电源，如消防电梯、消防水泵、消防通道照明；
3.2.4 防盗报警的电源；
3.2.5 其它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。
3.3 为防止电气火灾发生装设漏电火灾报警系统，其剩余动作电流的预定值和预定动作时间，应满足分级保护的动作特性相配合的要求。
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3.3 为防止电气火灾发生装设漏电火灾报警系统，其剩余动作电流的预定值和预定动作时间，应满足分级保护的动作特性相配合的要求。
3.3.1 分级保护
分级保护的定义：剩余电流动作保护装置分别装设在电源端、负荷群首端、负荷端，构成两级或以上串接保护系统，且各级剩余电流动作保护装置的主回路额定电流值、剩余电流动作动作值与动作时间协调配合，实现具有选择性的分级保护。
根据用电负荷和线路具体情况的需要，一般可分为两级或三级保护。在总电源端、分支线首端或线路末端装设剩余电流保护装置。如图1所示。
二级保护：一级保护和末级负荷；
三级保护：一级保护、中间保护和末级保护；
3.3.2 在采用分级保护方式时，上下级剩余电流动作保护装置的动作时间不得小于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。其要求见表
二级保护的最大分断时间
二级保护 一 级 保 护 末 级 保 护
最大分断时间/s 0.3 ≤0.1
注：延时型剩余电流动作保护装置的延时时间的级差为0.2s
三级保护的最大分断时间
三级保护 一 级 保 护 中 级 保 护 末 级 保 护
最大分断时间/s 0.5 0.3 ≤0.1
注：延时型剩余电流动作保护装置只适用于间接接触保护,IΔn.>0.03A。
延时型剩余电流动作保护装置延时时间的优选值为：0.2, 0.4, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0s
3.3.3 对于漏电火灾报警系统宜加设于一级保护和中级保护，末级保护则直接采用剩余电流动作保护装置（剩余电流断路器），一般采取直接动作于跳闸的方式，而无须接入漏电报警系统内。其系统如下：（以三级保护为例）
若在第一级、中级保护不加设漏电火灾保护装置，仅采用剩余电流动作断路器，[本文第一级(A)采取500mA，中间级(B)采用300mA]，分析如下：
3.3.3.1 供电连续性受到影响，停电影响面大。当b段漏电电流大于300mA，B动作，Ⅱ区失电；当a段漏电电流大于500mA时，A动作，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区均失电；此种情况虽安全得到了保障，但其供电的连续性遭到了破坏，同时停电范围也很大。这样就会影响到企事业单位的正常用电。
3.3.3.2 当b段的漏电电流在200~300mA之间，a段的漏电电流在400~500mA之间时，A、B均不动作，而因漏电电流所引起的接地故障电弧依然存在，电弧由于高温产生的热量不断的向周围传递，达到一定值后，极易引起火灾。
3.3.3.3 当A、B处均设置了漏电火灾报警系统
设置了报警系统后，现场防火探测控制器具有现场报警、使空气断路器脱扣等功能，这样预先报警，可避免断路器过早跳闸，在经过对现场漏电电流处理后，可使系统不断电情况下，解决了问题，从而保证了供电连续性。若报警后无处理措施，可通过现场防火探测控制器经编程延时动作跳闸，这样，也实现了漏电断路器保护的功能。同时，现场防火探测控制器还能将每个操作及时的通过总线向集中控制器传递操作信息，并在集中控制器的数据库进行储存，以便日后的查询。现场防火探测控制器还具有修改报警灵敏度阈值、预警阈值的功能。这样就可以根据现场的实测值，进行设定。
4. 漏电火灾报警系统的组成
漏电火灾报警系统由用于检测剩余电流的互感器、用于测量线路过电流的互感器、电气防火探测控制器和防火集中报警控制器组成。参见图3，图4。
4.1 用于检测剩余电流的互感器：它是电气防火监控系统中重要组成部分，其任务是把供电线路中存在的相线对地泄露的剩余电流检测出来，并把这一剩余电流加以处理放大并以直流电压信号形式输出。这一信号被送到探测控制器电路中进行分析判断，以判定这一剩余电流是否超过报警阈值，若已超过，则由探测控制器报警，并传送到值班室，以引起值班人员的注意，及时采取相应的措施，防止电气火灾的发生，可以有效的保证供电线路始终在安全状态下运行。
4.2 用于检测过电流的互感器：其作用是把供电线路中的交流电流通过电磁感应变为交流电压信号，经过精密线性整流电路的处理，并经放大器放大后作为输出信号输出。
4.3 电气防火探测控制器：此器件设于现场配电屏、柜及箱内。它是具有自主判断能力的电流探测、剩余电流探测的控制装置。其核心部分是由高性能单片机及其外围电路构成，可以对所监控的供电线路进行连续不间断的监测，并把测到的数据以一定的数学模型进行比较和计算，以决定是否报警或断开空气断路器，同时，它还具有在每个操作后都要及时通过总线向集中控制器传递信息，并在集中控制器中存储，探测控制器还具有修改报警灵敏度阈值、预警阈值的功能。与集中控制器联网，并应能独立工作。
4.4 电气防火集中控制器：它是漏电火灾报警系统的核心设备。
4.4.1 其功能如下：
4.4.1.1 接收由电气防火探测控制器传输的漏电电流、过电流的信号，发出声光信号报警[其音响器件中心1米处的声压级（A计权）应不低于70dB]，准确报出故障线路的地址，监视故障点的变化。
4.4.1.2 储存各种故障和操作方法信号，信号存储时间不应少于12个月。
4.4.1.3 根据实际情况及软件设定要求，切断漏电线路上的电源，并显示其状态。
4.4.1.4 显示系统电源状态。
4.4.1.5 具有友好的人机语言交互的界面。
4.4.1.6 操作明了、简便。
4.4.1.7 具有打印、联网功能。
4.4.2 集中控制器宜设于有电气维护人员值班的场所，例如，变电所的值班室、电工值班室等等。
4.5 系统的供电：系统的供电负荷等级应按消防电源或按建筑物内最高负荷等级进行确定，同时，应设置独立的直流装置供电系统，并应设置备用蓄电池，其蓄电池连续供电时间不宜小于8小时。
4.6 系统的接地：采用专用接地装置时，接地电阻不应大于4Ω ；采用共用接地装置时，接地电阻不应大于1Ω。
5. 漏电火灾报警系统与火灾自动报警系统
漏电火灾报警系统是属于防火报警范畴之内，故笔者认为其漏电的报警信号、动作信号应在火灾自动报警系统中有显示，且火灾自动报警系统也可根据现场实际情况对其实施远程切断负载电源控制。这样，对漏电火灾实施了双重报警、双重控制，大大提高了对漏电火灾的监测和控制的可靠性和保护性，其两套系统的相关联示意图见图5
6. 结束语
综上所述，漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，能发现电气火灾的火灾隐患，及时报警提醒人员去消除这些隐患。但漏电火灾报警系统现处于刚刚起步阶段，现有市场上产品或多或少存在一些与规范、设计、使用过程中不相适应等问题，但随着技术的不断进步，笔者认为这些问题会得到很快的解决，更好地为国家和人民的生命财产安全保驾护航。
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
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