王 赤 峰

(華東建筑設計研究院有限公司, 上海 200002)

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電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)構成及應用

王 赤 峰

(華東建筑設計研究院有限公司, 上海 200002)

分析了電氣火災的起因,介紹了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的結構、設計準則、安裝位置,闡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在實際工程中的應用實例。為使現(xiàn)場的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠,準確預防電氣火災的發(fā)生,設計時需充分考慮現(xiàn)場的實際情況,設備選型時需選擇技術可靠、性能優(yōu)越的產品。

電氣火災; 剩余電流; 故障電弧; 監(jiān)控系統(tǒng)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,電能的需求逐年穩(wěn)步上升,同時因電氣原因引起的火災也呈逐年上升的趨勢。統(tǒng)計結果表明,我國電氣火災在所有火災原因中占比高達34%,位于所有火災原因之首。在國外發(fā)達國家,這一數(shù)值要遠遠低于國內情況,所以對電氣火災的成因分析及準確監(jiān)控顯得尤為重要。

1 電氣火災起因分析

電氣火災的發(fā)生可能是偶然的,也可能是必然,因素有很多。通常根據(jù)電氣火災的成因,主要有以下方面的表現(xiàn):

(1) 長時間過熱。通常載流不匹配、過載、接觸不良等原因會引起線纜、銅排、線纜接頭處等部分持續(xù)發(fā)熱,如果長時間不處理,則會導致溫度持續(xù)升高,當溫度累積到引燃周圍的可燃物時,即引起火災。

(2) 短時劇烈發(fā)熱。由于短路、雷擊等原因,線路中電流急劇上升,在短時間內劇烈發(fā)熱,引起線纜燒毀或者引燃周圍物質,引起火災。

(3) 故障電弧。由于線纜絕緣損壞、線纜斷裂等原因,引起線路中產生故障電弧現(xiàn)象。當導體間的空氣被擊穿,產生空間放電或者火花的現(xiàn)象。故障電弧產生的溫度高達2 000 ℃,很小電流產生的電弧足以引燃周圍物質,引發(fā)火災。

2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 國家標準及規(guī)范

近年來,國家逐步加強了電氣火災的防控力度。2012年前后將電氣火災監(jiān)控相關產品納入強制檢驗范疇,要求所有廠家產品必須通過消防產品合格評定中心的檢驗,并獲得3C證書才能進入市場銷售,并且要求廠家將采購、生產、銷售情況統(tǒng)一上報公安部消防產品流向平臺進行統(tǒng)一管理,最大限度提高電氣火災監(jiān)控產品的穩(wěn)定可靠程度;2013年,GB 50116—2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》[1]將電氣火災監(jiān)控作為獨立的章節(jié)進行講解,明確了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是火災報警系統(tǒng)的必要組成部分;2014年,國家相關部門對標準GB 14287—2014《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)》[2]進行了統(tǒng)一修訂,增加了對剩余電流互感器平衡性、大電流沖擊、電磁環(huán)境兼容等方面的要求,要求所有電氣火災監(jiān)控相關企業(yè)重新進行認證,并加強了檢驗力度,進一步規(guī)范了電氣火災監(jiān)控市場。此外,GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》[3]、JGJ l6—2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》[4]、GB 50166—2016《火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》等也都系統(tǒng)或局部地對電氣火災監(jiān)控進行了相應的說明和約束。由此,電氣火災監(jiān)控越來越受到國家各相關部門的重視。

2.2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)結構

最新修訂完成的GB 14287—2014《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)》于 2016年6月1日正式開始實施。該標準分為4部分,即是電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的構成。

(1) 電氣火災監(jiān)控設備。整個監(jiān)控系統(tǒng)的主機設備,可以集中顯示下端各探測器的報警狀態(tài),以及對探測器進行集中維護,是整個系統(tǒng)的核心。

(2) 剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器。通過測量分析線路中的剩余電流變化情況,預測是否有剩余電流發(fā)生,排除電氣火災隱患。

(3) 測溫式電氣火災監(jiān)控探測器。通過測量銅排、線纜、箱體的溫度,分析變化趨勢,防止火災發(fā)生。

(4) 故障電弧式電氣火災監(jiān)控探測器。

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)基本結構如圖1所示。

圖1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)基本結構

3 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的應用

3.1 設計準則

根據(jù)GB 50016—2014中第10.2.7條,下列建筑火災場所的非消防用電負荷宜設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng):

(1) 建筑高度大于50 m的乙、丙類廠房和丙類倉庫,室外消防用水量大于30 L/s的廠房(倉庫)。

(2) 一類高層民用建筑。

(3) 座位數(shù)超過1 500的電影院、劇場,座位數(shù)超過3 000的體育館,任一層建筑面積大于3 000 m2的商店和展覽建筑,省市級及以上的廣播電視、電信和財貿金融建筑,室外消防用水量大于25 L/s的其他公共建筑。

(4) 國家級文物保護單位的重點磚木或木結構古建筑等。

根據(jù)GB 50116—2013中第9.1.1條的要求,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)可用于具有電氣火災危險的場所。

3.2 安裝位置

根據(jù)GB 50116—2013中第9.1.3條,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)應根據(jù)建筑物的性質及電氣火災危險性設置,并應根據(jù)電氣線路敷設和用電設備的具體情況,確定電氣火災監(jiān)控探測器的形式和安裝位置。

(1) 剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器應設置在低壓系統(tǒng)首端,宜設置在第一級配電箱的出線端。在供電線路泄漏電流大于500 mA時,宜設置在其下一級配電箱,保證探測器報警值位于300～500 mA范圍內。IT系統(tǒng)不適用剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器。剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器直接安裝在配電箱內的適當位置,或者嵌入配電箱面板,不改動內部線路。

(2) 測溫式電氣火災監(jiān)控探測器應設置在電纜接頭、端子、重點發(fā)熱部件等部位,保護對象是1 000 V以下的配電線路,應采用接觸式安裝;對于1 000 V以上的配電線路,宜選擇光柵光纖或紅外測溫式電氣火災監(jiān)控探測器。測溫式電氣火災監(jiān)控探測器直接安裝在配電箱內的適當位置,或者嵌入配電箱面板,不改動內部線路。

(3) 故障電弧式電氣火災監(jiān)控探測器應設置在空間高于12 m的空間場所,保護線路長度不宜大于100 m,應接入系統(tǒng)回路,安裝在配電箱內。

(4) 電氣火災監(jiān)控設備在設有消防控制室時,應設置在消防控制室內,未設有消防控制室時應設置在有人值班的場所。

在無消防控制室且電氣火災監(jiān)控探測器設置數(shù)量不超過8只時,可采用獨立式電氣火災監(jiān)控探測器。在設有火災自動報警系統(tǒng)時,獨立式電氣火災監(jiān)控探測器的報警信息和故障信息應在消防控制室圖形顯示裝置或火災報警控制器上顯示。設置自動報警系統(tǒng)時,獨立式電氣火災監(jiān)控探測器應將報警信號傳至有人值班的場所。

3.3 系統(tǒng)應用案例

某工程采用PMAC503系列電氣火災監(jiān)控探測,其具有溫度監(jiān)測、剩余電流監(jiān)測、故障電弧監(jiān)測等功能,滿足GB 14287—2014的要求,適用于各種大型公共建筑、軌道交通、大型文體中心、酒店住宅等場所。大中型電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)典型結構如圖2所示。

圖2 大中型電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)典型結構

(1) 系統(tǒng)功能。剩余電流式、測溫式、故障電弧式電氣火災監(jiān)控探測分析線路的狀態(tài),可以獨立報警,也可以通過通信總線連接到監(jiān)控主機進行統(tǒng)一監(jiān)控報警。多個局部報警系統(tǒng)可以通過通信總線形成更大的報警系統(tǒng),可以保證在報警情況發(fā)生時,從上到下均能接收到報警信息,提醒人員及時干預處理,避免系統(tǒng)處于無人監(jiān)管狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)支持多級用戶管理,具有實時報警、報表、打印等功能,可以有效預防電氣火災發(fā)生。

(2) 系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中各產品均為電子產品,在正常運行過程中容易受附近其他設備產生的電磁輻射干擾,同時產生電磁輻射干擾其他設備,雷擊、電涌、靜電、環(huán)境溫度、濕度變化也都會對其運行產生影響。電氣火災監(jiān)控產品均經(jīng)過嚴格的電磁兼容試驗,可在現(xiàn)場可靠、穩(wěn)定運行。

(3) 防大電流沖擊。通常在線路正常的情況下,通過剩余電流互感器的電流很小(不超過1 000 mA),但當線路出現(xiàn)故障或者其他異常情況下,通過剩余電流互感器的電流會急劇增大。所以,互感器抗大電流沖擊的性能決定了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)整體的可靠性。該電氣火災監(jiān)控產品可以防止4 000 A的大電流沖擊,保證系統(tǒng)可靠運行。

(4) 動態(tài)平衡性。剩余電流互感器需要同時穿入ABCN四線,由于互感器本身繞線不可能絕對均等,穿過互感器的線纜角度、位置不同,測量結果也會有差異,造成測量不準確。該電氣火災監(jiān)控產品具備良好的動態(tài)平衡性,各電流規(guī)格互感器在任意角度穿入線纜,其測量精度仍滿足要求。

4 結 語

目前,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的新版產品標準已正式實施,公安部消防產品合格評定中心注銷舊版標準產品的所有CCCF證書。為使各現(xiàn)場的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠,準確預防電氣火災的發(fā)生,在設計時需要充分考慮現(xiàn)場的實際情況,根據(jù)現(xiàn)場特性進行設計;在設備選型時,需要選擇技術可靠、型號齊全、擁有完整CCCF認證的產品,從而保證電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)可靠運行,降低電氣火災的風險。

[1] 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范:GB 50116—2013 [S].

[2] 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng):GB 14287—2014[S].

[3] 建筑設計防火規(guī)范:GB 50016—2014[S].

[4] 民用建筑電氣設計規(guī)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,從事電氣設計方面的工作。

TU 892

B

1674-8417(2016)12-0020-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.12.005

2016-08-25