王 赤 峰

(華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上海 200002)

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電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用

王 赤 峰

(華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上海 200002)

分析了電氣火災(zāi)的起因,介紹了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、安裝位置,闡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際工程中的應(yīng)用實(shí)例。為使現(xiàn)場(chǎng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠,準(zhǔn)確預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生,設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,設(shè)備選型時(shí)需選擇技術(shù)可靠、性能優(yōu)越的產(chǎn)品。

電氣火災(zāi); 剩余電流; 故障電弧; 監(jiān)控系統(tǒng)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,電能的需求逐年穩(wěn)步上升,同時(shí)因電氣原因引起的火災(zāi)也呈逐年上升的趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,我國電氣火災(zāi)在所有火災(zāi)原因中占比高達(dá)34%,位于所有火災(zāi)原因之首。在國外發(fā)達(dá)國家,這一數(shù)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國內(nèi)情況,所以對(duì)電氣火災(zāi)的成因分析及準(zhǔn)確監(jiān)控顯得尤為重要。

1 電氣火災(zāi)起因分析

電氣火災(zāi)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(zāi)的成因,主要有以下方面的表現(xiàn):

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

(2) 短時(shí)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(shí)間內(nèi)劇烈發(fā)熱,引起線纜燒毀或者引燃周圍物質(zhì),引起火災(zāi)。

(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(chǎn)生故障電弧現(xiàn)象。當(dāng)導(dǎo)體間的空氣被擊穿,產(chǎn)生空間放電或者火花的現(xiàn)象。故障電弧產(chǎn)生的溫度高達(dá)2 000 ℃,很小電流產(chǎn)生的電弧足以引燃周圍物質(zhì),引發(fā)火災(zāi)。

2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

近年來,國家逐步加強(qiáng)了電氣火災(zāi)的防控力度。2012年前后將電氣火災(zāi)監(jiān)控相關(guān)產(chǎn)品納入強(qiáng)制檢驗(yàn)范疇,要求所有廠家產(chǎn)品必須通過消防產(chǎn)品合格評(píng)定中心的檢驗(yàn),并獲得3C證書才能進(jìn)入市場(chǎng)銷售,并且要求廠家將采購、生產(chǎn)、銷售情況統(tǒng)一上報(bào)公安部消防產(chǎn)品流向平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理,最大限度提高電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠程度;2013年,GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]將電氣火災(zāi)監(jiān)控作為獨(dú)立的章節(jié)進(jìn)行講解,明確了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的必要組成部分;2014年,國家相關(guān)部門對(duì)標(biāo)準(zhǔn)GB 14287—2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》[2]進(jìn)行了統(tǒng)一修訂,增加了對(duì)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(zāi)監(jiān)控相關(guān)企業(yè)重新進(jìn)行認(rèn)證,并加強(qiáng)了檢驗(yàn)力度,進(jìn)一步規(guī)范了電氣火災(zāi)監(jiān)控市場(chǎng)。此外,GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[3]、JGJ l6—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]、GB 50166—2016《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》等也都系統(tǒng)或局部地對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控進(jìn)行了相應(yīng)的說明和約束。由此,電氣火災(zāi)監(jiān)控越來越受到國家各相關(guān)部門的重視。

2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

最新修訂完成的GB 14287—2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》于 2016年6月1日正式開始實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)分為4部分,即是電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成。

(1) 電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)備,可以集中顯示下端各探測(cè)器的報(bào)警狀態(tài),以及對(duì)探測(cè)器進(jìn)行集中維護(hù),是整個(gè)系統(tǒng)的核心。

(2) 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。通過測(cè)量分析線路中的剩余電流變化情況,預(yù)測(cè)是否有剩余電流發(fā)生,排除電氣火災(zāi)隱患。

(3) 測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。通過測(cè)量銅排、線纜、箱體的溫度,分析變化趨勢(shì),防止火災(zāi)發(fā)生。

(4) 故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

3 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

根據(jù)GB 50016—2014中第10.2.7條,下列建筑火災(zāi)場(chǎng)所的非消防用電負(fù)荷宜設(shè)置電氣火災(zāi)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(chǎng),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(jí)及以上的廣播電視、電信和財(cái)貿(mào)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(jí)文物保護(hù)單位的重點(diǎn)磚木或木結(jié)構(gòu)古建筑等。

根據(jù)GB 50116—2013中第9.1.1條的要求,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可用于具有電氣火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所。

3.2 安裝位置

根據(jù)GB 50116—2013中第9.1.3條,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)及電氣火災(zāi)危險(xiǎn)性設(shè)置,并應(yīng)根據(jù)電氣線路敷設(shè)和用電設(shè)備的具體情況,確定電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的形式和安裝位置。

(1) 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在低壓系統(tǒng)首端,宜設(shè)置在第一級(jí)配電箱的出線端。在供電線路泄漏電流大于500 mA時(shí),宜設(shè)置在其下一級(jí)配電箱,保證探測(cè)器報(bào)警值位于300～500 mA范圍內(nèi)。IT系統(tǒng)不適用剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器直接安裝在配電箱內(nèi)的適當(dāng)位置,或者嵌入配電箱面板,不改動(dòng)內(nèi)部線路。

(2) 測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在電纜接頭、端子、重點(diǎn)發(fā)熱部件等部位,保護(hù)對(duì)象是1 000 V以下的配電線路,應(yīng)采用接觸式安裝;對(duì)于1 000 V以上的配電線路,宜選擇光柵光纖或紅外測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器直接安裝在配電箱內(nèi)的適當(dāng)位置,或者嵌入配電箱面板,不改動(dòng)內(nèi)部線路。

(3) 故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在空間高于12 m的空間場(chǎng)所,保護(hù)線路長度不宜大于100 m,應(yīng)接入系統(tǒng)回路,安裝在配電箱內(nèi)。

(4) 電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備在設(shè)有消防控制室時(shí),應(yīng)設(shè)置在消防控制室內(nèi),未設(shè)有消防控制室時(shí)應(yīng)設(shè)置在有人值班的場(chǎng)所。

在無消防控制室且電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器設(shè)置數(shù)量不超過8只時(shí),可采用獨(dú)立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。在設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)時(shí),獨(dú)立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的報(bào)警信息和故障信息應(yīng)在消防控制室圖形顯示裝置或火災(zāi)報(bào)警控制器上顯示。設(shè)置自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)時(shí),獨(dú)立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)將報(bào)警信號(hào)傳至有人值班的場(chǎng)所。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)用案例

某工程采用PMAC503系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè),其具有溫度監(jiān)測(cè)、剩余電流監(jiān)測(cè)、故障電弧監(jiān)測(cè)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(chǎng)所。大中型電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 大中型電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

(1) 系統(tǒng)功能。剩余電流式、測(cè)溫式、故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)分析線路的狀態(tài),可以獨(dú)立報(bào)警,也可以通過通信總線連接到監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控報(bào)警。多個(gè)局部報(bào)警系統(tǒng)可以通過通信總線形成更大的報(bào)警系統(tǒng),可以保證在報(bào)警情況發(fā)生時(shí),從上到下均能接收到報(bào)警信息,提醒人員及時(shí)干預(yù)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(jí)用戶管理,具有實(shí)時(shí)報(bào)警、報(bào)表、打印等功能,可以有效預(yù)防電氣火災(zāi)發(fā)生。

(2) 系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中各產(chǎn)品均為電子產(chǎn)品,在正常運(yùn)行過程中容易受附近其他設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射干擾,同時(shí)產(chǎn)生電磁輻射干擾其他設(shè)備,雷擊、電涌、靜電、環(huán)境溫度、濕度變化也都會(huì)對(duì)其運(yùn)行產(chǎn)生影響。電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品均經(jīng)過嚴(yán)格的電磁兼容試驗(yàn),可在現(xiàn)場(chǎng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)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(dāng)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(huì)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)整體的可靠性。該電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品可以防止4 000 A的大電流沖擊,保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

(4) 動(dòng)態(tài)平衡性。剩余電流互感器需要同時(shí)穿入ABCN四線,由于互感器本身繞線不可能絕對(duì)均等,穿過互感器的線纜角度、位置不同,測(cè)量結(jié)果也會(huì)有差異,造成測(cè)量不準(zhǔn)確。該電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品具備良好的動(dòng)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(cè)量精度仍滿足要求。

4 結(jié) 語

目前,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的新版產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)已正式實(shí)施,公安部消防產(chǎn)品合格評(píng)定中心注銷舊版標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的所有CCCF證書。為使各現(xiàn)場(chǎng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠,準(zhǔn)確預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生,在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)特性進(jìn)行設(shè)計(jì);在設(shè)備選型時(shí),需要選擇技術(shù)可靠、型號(hào)齊全、擁有完整CCCF認(rèn)證的產(chǎn)品,從而保證電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠運(yùn)行,降低電氣火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50116—2013 [S].

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

[3] 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范:GB 50016—2014[S].

[4] 民用建筑電氣設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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