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    电气火灾监控系统的相关标准

    于电气火灾监控系统设计与安装的探讨

                     ----山东安华集团安华电子安全技术有限公司

    近年来我国电气火灾形势越来越严峻,2005年我国“十大火灾”的前两名“吉林辽源中心医院”和“汕头市华南宾馆”,就是典型的电气火灾。采取确实可行的方法预防和遏制电气火灾的发生已刻不容缓。

    1、电气火灾监控系统的相关标准

    早在1986年发布的《剩余电流动作保护装置的一般要求》gb6829-86国家强制标准中,第一次提到电气火灾:“剩余电流保护器还可防止由于接地故障电流引起的电气火灾。”剩余电流动作保护技术早在20世纪三、四十年代国外就开始使用。此技术的两大功能,第一是防止人身触电的事故,当时几个部委共同介入剩余电流动作保护技术的推广(如劳动部、机械部、电力部等)。为配合推广、应用,当时电力部的吕千、陈淑芳等专家执笔编制了gb13955-92《漏电保护器的安装与运行》,此后产品在全国被广泛应用,有效遏制了人身触电事故的发生。但此项技术的另一个重要功能,防止因接地故障引起的电气火灾却没有被重视。直到1993年由公安部沈阳消防研究所执笔编制的《防火漏电电流动作报警器》gb14287-93发布实施,第一部真正的防止电气火灾产品标准才真正诞生。由于该国标实施后相关的规范和标准没有同步出台,近十多年没有太多的产品进入市场,推广应用工作几乎停滞,可这十多年正是我国人均用电量飞速上涨的时期,所以电气火灾从1978年的7.8%上升到2005年的30%;2005年9月重新编制的gb14287-2005发布,新名称为《电气火灾监控系统》。同时《高层民用建筑设计防火规范》gb50045-2005,局部修订条文加入第9.5条“漏电火灾报警系统”。

    一石激起千层浪,我国电气火灾监控系统的产品厂家如雨后春笋,到现在为止大约有四、五十家,一年后估计会发展到一百多家。而且产品五花八门,均标为“电气火灾监控系统”或“漏电火灾报警系统”的名称。这些产品首先涌到了设计院,但熟悉这一新型监控报警系统的设计人员却较少,很多设计人员不知所措,无从下手。

    2、电气火灾监控系统的设计

    首先该系统定位应是:“服务于常规的供电网络的监控系统”,有了这个定位在设计上的一些困惑就会迎刃而解。我们应该明确一点,其应是一个联成网的整体装置,是一个完整系统。在现代技术高速发展的今天,大、中型建筑物中靠分散设置的单个漏电报警器和传统的漏电开关来监控电气火灾是落后的表现,而且是绝不能胜任的。由于《高层民用建筑设计防火规范》的条文比较简单可操作性差,有的条文有画蛇添足之嫌。规范发布之后又没有相应的设计、施工验收规范同步出台,造成目前电气火灾监控系统设计、施工验收没有明确条文可依,工程设计人员各自凭自己的认识和理解来执行规范,这样的结果势必会造成设计混乱的局面,会对以后的施工、验收造成不良影响。

    最近得到一个好消息,公安部沈阳消防研究所已开始对《火灾自动报警系统设计规范》gb50116进行全面修订并计划将“电气火灾监控系统”列入此规范之中,但修订工作要进行一年时间,估计到批准发布共需一年半的时间。看来上述“混乱”局面还要持续相当长的时间。

    北京利达集团英杰公司推广、应用电气火灾监控系统已经有六年时间,在没有强制规范条件下,一个新型系统的推广应用可以说是非常艰难的。六年前我们第一个提出完整方案:用计算机技术将漏电报警装置联成系统网络来进行监控,并申请了发明专利,现已获得批准证书。在这些年中已安装了400多个项目,积累了大量的宝贵经验。

    电气火灾监控系统由:电气火灾探测器和电气火灾监控设备二部分组成。

    建筑物内设计安装电气火灾监控系统时,首先应对建筑物内防火区域做出合理的布局设计,要先确定要保护的范围和保护对象火灾危险性等级。如:电缆、配电柜、竖井中的二级箱柜、末端的户箱、用电设备、照明灯具和消防应急设备等等。一个电气火灾报警探测区域不应超过一个防火分区。对于特级保护对象,在配电室的低压出线回路、防火区域照明配电箱进线处及建筑物内的观众厅、会议室、多功能厅、歌舞厅、卡拉ok厅、夜总会、网吧等场所的配电箱内总开关输出端应设置电气火灾探测器。对于一、二级保护对象和国家一、二和三级保护的文物古建筑的所有供电回路、所有配电箱进线处应设置电气火灾探测器。

    在设计时应先对被控低压配电系统的全部相关图纸资料有一个全面详细的了解,分析研究被控配电电路;同时将建筑物电气的分布,用电设备的分布及一级、二级和末级的配电设备情况了解清楚,确定配电设备(如:配电柜、配电箱和配电盘等等)的具体位置,把每一个电气火灾探测器分配到相对应的配电设备上。

    在《建筑电气火灾预防要求和检测方法》中有关条文要求“应在建筑物总电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器”。我们对此有些不同意见,在科技发展的今天建筑物内的用电设备的已经发生了巨大的变化。大批非线性负载,变频负载被使用,建筑物配电线路中的正常泄露电流、谐波分量非常大。例如:在广西柳州铁路局一个二万平米的老火车站,在正常用电情况下,总进线处测到的剩余电流达1.5a,如果设置这级总保护时,它的报警电流预定在多少?所以我们认为从末端开始设计,因为用电设备大部分在末端箱上接出,电气火灾隐患多发生在此处,末端箱一般输出回路很多。根据我国的国情和用户的经济承受能力,只在每个末端箱的总开关下口设计一个探测器,而将此箱内总开关上加装一个分励脱扣装置,并在此箱外设计一个探测控制模块,探测器的信号线接到模块上,模块的总线输出经总线隔离器接入二总线完成同电气火灾监控主机的相互通讯,当需要断电时,主机发出断电信号,经二总线传到末端箱处进入控制模块,模块输出分励脱扣电压给总开关分励线圈,开关断电。

    末端箱是配电系统的最后一级,断电后影响范围相对很小,以上设计没有改变原配电箱的配电线路和体积,这样的设计方案成本低、安装方便很容易被接受采用。此级预定的剩余电流报警值一般在150~300ma之间,预定时要考虑到线路的新旧,当地的气候条件和用电设备的具体情况综合因素而定。

    末端箱的上一级一般为竖井内的二级分配电箱,在此级应根据建筑物配电线路的具体情况在此级设置探测报警点,此级分箱的数量远远少于末端箱,所以此级的探测点也要少,此级预定剩余电流报警值一般设定为300—500ma之间,同时也要考虑到各种综合因素而定。建筑物总进线建议不加装探测点,因为起不到保护作用,反而容易造成系统混乱。

    电气火灾监控系统的报警信号应送到消防控制室或有人员24小时值班的场所,就是说电气火灾监控设备---主控机应放置于上述地点。这样当发生电气火灾故障时值班人员才能及时处理、通知电工或专业技术人员到故障现场排除隐患。因为电气火灾报警是早期预警,电工完全有时间赶到现场处理故障。前面己讲过,电气火灾监控系统定位是服务于常规的供电网络,所以应以报警为主。若能通过主控机遥控切断受控点的电源,应是该系统的辅助功能。对于危险度高的受控点使用此辅助功能时,可以暂时遏制电气火灾故障的扩大,但对于一般场所和人员密集场所,切断电源功能的设计应谨慎为之。

    根据我国的国情和用户的实际承受能力,应鼓励将电气火灾监控系统并入原感烟火灾自动报警系统之中。这样可以节省布网工程费用和一台监控主机。

    3、电气火灾监控系统设备的性能要求

    ① 可监测受控点的剩余电流和温度的变化,当达到预警值时,马上通过总线向主机设备报警。

    ② 为适应我国南北气候条件、施工安装水平和建筑物的新旧程度等综合因素,剩余电流报警值应连续可调。这样才是安装调试方便、适用范围广的优良特性的产品。

    ③ 《高规》9.5条名称为“漏电火灾报警系统”而第9.5.2.1条中却提出要具有探测“过电流等信号”的功能,这是文不对题;而且众所周知,过电流的保护在现有低压配电电路中早就设计在电路之中,这里再加入是画蛇添足,重复设置。所以该系统中不应设置过电流等信号检测功能。

    ④ 为保证全系统的正常工作,电气火灾监控系统应具有自动巡检功能。同感烟自动报警系统一样,应不停顿的24小时对系统内所有受控点的状态进行巡回检测,当有异常时应迅速报警显示异常受控点的地址和信息,提示值班人员或专业技术人员检查系统排除故障,使整个系统恢复正常工作。

    ⑤ 电气火灾监控系统是服务于常规的供电网路系统的系统,所以该系统的加入不能对原供电系统的供电方式进行改动,供电电路的母线不能随电气火灾监控系统设备接出、接入配电箱柜,这不符合《低压配电设计规范》的有关要求。

    4、电气火灾监控系统的选择

    现在市场上的此类产品良莠不齐,这也是新产品初期市场的特点。根据现在市场上的产品的结构形式,主要有三种类型:

    第一种:多功能漏电开关型。在漏电开关的基础上扩展功能,如:加上液晶显示屏,有漏电、短路、过载、过压、欠压、缺相和防雷等功能。这些附加的功能在现有的低压配电系统中已是非常成熟的技术,而且都已设计到配电电路之中,重复设置加大了成本,增加了故障率。加入的液晶显示屏成本不但提高了,而且在实际使用中有多少人去每天查看那么多数据?显示面板上少则十几个多则三十个指示灯、按钮等操作装置,使人眼花缭乱不易操作。这类结构的总线多采用4—8芯缆线,成本高,传输距离较短,受控点少;其另外一个缺点是剩余电流动作报警值不能连续可调。一般只分为几个档:200ma、300ma、500ma……对不同环境的现场调试受局限。这种产品最致命的缺陷是要改动原配电箱(柜)的母线,要将主电路引出原配电箱(柜),接入到这类产品的输入端上,然后再从输出端引线进入配电箱(柜)之中,这样对设计、对安装和使用很不方便、不安全,并且加大了施工工程成本。还有一种做法是将原配电箱柜中的主进开关去掉,换成此种漏电开关型电气火灾监控设备,这样做是万万不行的,漏电开关是做剩余电流动作的专用保护开关,剩余电流动作保护是其主要功能,但在结构设计上短路、过流等重要保护特性的性能要差很多。例如:其额定接通分断能力和分断时间均远远低于断路器。下表摘自国标gb6829第5.2.7条之中

    额定接通分断能力im

     

    从表中不难看出50a的漏电开关,在做im试验时500a即为合格,200a的漏电开关在做in试验时2000a即为通过;而普通的断路器以50a为例要在3ka-10ka之间,分断能力相差6-20倍。分断能力低,分断时间慢的漏电开关在做配电箱柜中的主进开关频繁大电流通断时,因开距和触头材料等原因,触头会很快熔损或熔焊,会造成重大电气事故。所以利用此类“漏电开关式”电气火灾监控设备代替配电箱柜的主进开关是不可行的,违背《低压配电设计规范》的有关要求。这类产品还无法加装总线短路隔离器,局部总线短路会导致全系统瘫痪。

    第二种:是电气火灾监控设备与电气火灾探测器分离配置,探测器在配电箱(柜)内采样,剩余电流信号经探测器专用模块内的单片机分析处理后,通过二总线传送到电气火灾监控主机,如需断电时可以通过总开关上的分励脱扣器切断电源。二总线为二根1.0~1.5平方塑铜线,传输距离可达2000米,二总线制是消防报警行业已使用多年的非常成熟的技术,误报漏报率低,性能稳定可靠。还可以加装总线短路隔离器,局部短路不会影响全系统工作。此种系统结构将会成为电气火灾监控系统的主流产品。

    第三种:是在第二种的优势上将信号通过二总线直接传输到功能增强的原火灾烟感自动报警系统之中。

    这样省去了一套电气火灾监控设备,节省了组网布线的工程费用和施工时间,同火灾自动报警系统合二为一,消防中心一体化监控,界面统一,方便管理。但对此系统有一些不同看法,认为两套系统会互相影响,易造成整套系统瘫痪。



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