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1、电气火灾监控系统的应用分析邱志明1* 周致良2（1. 上海汇鸿智能控制系统有限公司，上海 200065；2. 上海市地下空间设计研究总院，上海 200060）摘要：针对当前电气火灾监控系统应用中的主要偏差和认识误区，从概念、定义、技术手段和标准依据等多方面进行分析，指出问题所在，提供解决方法，以进一步提高电气火灾监控系统的专业应用水平。关键词：电气火灾；电气故障；漏电报警；实时监控Analysis on The Application of Alarm and Control System For Electric Fire Prevention Qiu zhiming1 Zhou zhili
2、ang2(1. Shanghai HuiHong Intelligent Control System Co.,LTD;2. Shanghai Underground Space Architectural Design & Research Institute) Abstract: Due to the misunderstandings and deviations occurred in using the present Alarm & Control System for Electrical Fire Prevention, the following article will p
3、rovide a detailed analysis on conception; definition; technical measure and evidences for standard etc., indicate the facts relative to the problem, provide the methods for solution, in order to further enhance the professional application level to the Alarm & Control System for Electrical Fire Prev
4、ention,Keywords: electrical fire; electrical trouble; leakage alarm; real-time monitoring1.引言电气火灾监控系统是近几年来在我国建筑工程领域出现的一个新型的实时功能系统。由于实践时间短，基础研究和试验不足，因此对系统应用的规范、指导和监管等方面还处于一个初期的阶段。就目前现状看，电气火灾监控系统从标准、规范、工程设计到产品制造均存在着许多误区和缺陷，这是非常不利于系统的健康发展的。为了有助于该系统在应用方面的进步，本文将针对当前存在的问题从概念、定义、技术手段和标准依据等诸方面进行分析和讨论，以求电气火灾
5、监控系统的标准和规范制定、工程应用设计和产品开发制造能进一步趋于规范和科学。2.相关的概念2.1 电气故障和电气火灾电气火灾，顾名思义，是一种由电气故障而引发的火灾。分析电气故障可知，可能引起火灾的故障主要是短路和漏电故障，而过载则是一种非正常运行状态，本身并非故障。过载发展成故障是一个渐变的过程，最终同过电压等故障一样，是以击穿短路的形式表现的。一个符合规范的工程电力系统设计，本身对短路、过载和金属性接地故障已有完善的保护措施，均可及时地切断故障线路。并且在新建的工程中，由于配电开关的性能保证和电力线路敷设* 作者简介： 邱志明，男，上海汇鸿智能控制系统有限公司总工程师，主要研究方向为电气火
6、灾监控系统的应用技术和产品研发。 Email: zm.qiu环境防火要求的规范，因短路引发的火灾实例较为少见。从火灾案例分析可看出，电气短路火灾主要是存在于一些老旧建筑和棚户建筑中。新建工程中引起电气火灾的原因主要是接地故障，特别是非完全的接地故障，即漏电故障。因此，现行设计规范把对电气火灾的预防明确地界定为“漏电火灾报警系统”。从以上分析可以认为：电气火灾是一种主要由电气线路或电气设备的接地故障，特别是电弧性非完全接地故障所引起的火灾，是电路中的带电导体对地漏电产生电弧，达到一定的温度后，引燃可燃物所致。2,2.电气火灾监控系统和火灾自动报警系统电气火灾监控系统是一种火灾预防的手段，是作用于
7、火灾发生前的一种实时监控系统，与作用于火灾发生后的“火灾自动报警系统”在承担的任务、功能和采取的技术手段等方面均是不同的，两者不应混淆和重复（见表1）。表1 EFAS和FAS比较表系 统电气火灾监控系统（EFAS）*火灾自动报警系统（FAS）作 用火灾发生前火灾发生后任 务预防和消除工程电力系统的电气火灾发生火灾时的报警、确认和联动灭火自救手 段探测电力系统的漏电等相关电参数异常，达到设定限值时发出报警，在电弧火灾形成前排除隐患或切断故障电路。探测工程内空气温度异常或烟、火、可燃气体等浓度超限，达到设定限值时发出报警，确认火灾后启动应急疏散和联动灭火系统以实现火灾初期的自救。目 的杜绝电气火灾
8、，显著降低工程发生火灾的机率。控制早期火灾，保障人身安全，最大限度地减少工程火灾损失。主从关系从属于FAS的相对独立的子系统( 二级子系统 ）工程和楼宇集成系统中最重要的一个第一级功能子系统2.3 弄清概念的意义 了解了上述主要概念，对标准和规范的正确制定，工程系统设计的恰当配置和产品的有序开发均有积极意义，可有效规避当前电气火灾监控系统应用中存在的各种误区和弊端。3.电气火灾监控系统的主要应用误区3.1 误区1-用测温方法监控电气火灾3.1.1 测温式标准没有应用需求电气火灾监控系统的测温式产品标准GB 14287.3-2005的颁布，使得以测温方式监控电气火灾成为了法定的主要技术手段，各种
9、想象中的测温方法和产品也日渐充斥市场。对于工程建设和工业生产而言，一个产品标准是来自于同行业其它应用标准的需求，为规范产品而产生的。然而到目前为止，还没有一个现行设计规范提出过用测温方法来配置电气火灾监控系统的要求，因此，测温方法在电气火灾监控系统中目前是没有应用需求的。测温标准GB 14287.3的推出反映了我国标准出版管理上相关行业和标准之间的脱节，这种脱节不可避免地将造成工程建设投资浪费和市场的混乱。3.1.2 测温方法并非电气火灾预防的有效手段与发热有关的电气故障，电力系统自身的过载、短路、接地、断相等保护功能均能可靠和及时地反应并发挥作用。由于测温方法固有的反应滞后的物理特性，用于电
10、气火灾预防远不及相关电参数异常时反应及时。在大部分情况下，温度异常只是电参数异常的一种滞后的结果。从预防* 注：为叙述简便，在此套用工程火灾自动报警系统的俗称“FAS”，对电气火灾监控系统采用“EFAS”表示（Electric Fire Alarm System），下同。的功能需要，它不能满足及时报警的要求。因此，测温方法用于探测火灾的发生（如FAS），是一种必不可少的重要手段，而用于电气火灾预防，却并非是有效的手段。3.1.4 测温方法和要求存在规范空白测温式标准仅仅简单地在产品分类上套用了现有的接触式和非接触式两种分类，而在其后的具体条款中就再无任何提及，形成了规范的空白。由于对测温传感器
11、、测温方法和性能要求等重要问题均不置一词，也造成了市场产品随意误导、放任无序的结果。其实，测温传感的用法是一个较为复杂的问题。尤其是接触式测温，究竟是否适用于电气火灾预防，目前还无充分的研究试验证明，更无相关的标准和规范依据。对电力系统而言，要精确判断温度故障需要考虑许多因素，其中不同的绝缘材料、电缆性能、环境条件、负载状况、季节变化等等，均与温度的设定值有关。实际应用中根据什么来整定？有什么规范依据？如何适应各种内外条件的变化？更何况金属导体的接触式测温头还涉及电力系统的安全，其连接于带电体上的信号处理装置更是一大短路事故威胁，而目前市场的产品却均无介电强度指标和法定检验报告，这是一个非常严
12、重的问题。3.1.5 结论在目前有关电气火灾监控的设计规范对温度监控无要求，产品标准又已制订的特殊情况下，电气火灾监控系统的测温应以非接触式为主，以监控配电箱柜内环境空气温度的方式，作为一种辅助手段来应用较为妥当。应摒弃无规范依据的接触式测温方法，对于大功率电机、变压器等设备，应保持原有的温度报警专业配置和监控设计（并非用于电气火灾监控目的），不应将其纳入电气火灾监控系统。3.2 误区2-用过电流监控电气火灾过电流监控是一个早期规范的要求，首次出现在国标GB 50045-95高层民用建筑设计防火规范（2005年版）中，其中对探测报警项目要求包括了“过电流”一项。但其后颁行的所有相关标准则均无“
13、过电流”监控要求。由于没有相关的检测标准，国家消防电子产品质量监督检验中心对送检的电气火灾监控产品均不作“过电流”项目检测认证，因此，目前市场产品的所谓“过电流监控”也均处于自由发挥状态。过电流检测和报警与电力系统主开关保护重复，其定时限保护特性与电力系统的反时限特性不匹配，未经检测的非专业配置只会干扰和破坏电力系统的正常运行。因此，系统设计时一般还应以漏电监控功能为主，不是非必要时，建议不选择过电流监控功能。3.3 误区3-滥用庞杂无关的功能组成系统各种国标设计规范将电气火灾监控系统定名为“漏电火灾报警系统”或“防火剩余电流动作报警系统”，已经明确界定了电气火灾监控系统是一种以漏电监控为主要
14、技术手段的实时系统。作为该系统的产品标准，GB 14287.1-2005定义却不够准确和严密，因而也可能造成产品的混乱无序。如目前市场上的产品五花八门，各种监测方法如过流、短路、过电压、低电压、缺相、铜排端子温度、限电跳闸、防窃电、防雷击、电气计量等功能，都随心所欲地纳入电气火灾监控系统。而这些产品的每个功能都符合现行国标GB 14287.1-2005的定义-“当被保护电气线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统”，只是这些功能均为未经检测论证，无性能考核指标，并由非专业行业自行设计形成的。电气火灾监控应采用直接有效的方法，越俎代庖，想当然地滥用各种电
15、力系统的专业电气保护手段是不恰当的。3.4 误区4-不当的分级保护方法工程的电力系统基本是由二级或三级配电系统组成，电气火灾监控系统也不可避免地会遇到分级保护的问题。现行产品标准GB 14287.2-2005对此未作相应规定，正在修订中的该标准送审稿只笼统地规定了漏电报警时的控制输出（脱扣跳闸信号）应在3秒内动作，漏电报警的过程却允许长达30秒，这个规定是无法适应电力系统分级保护要求的。而几乎绝大部分产品在此问题上强调的是通过设定不同的漏电报警动作电流值来实现分级保护。根据上述概念设计的系统，很难避免越级跳闸，从而扩大停电范围的严重后果。我们知道，国标规定的漏电报警范围最大也只有1000mA，
16、当有较大的漏电故障时，各级漏电监控保护肯定会同时动作，因此漏电监控的分级保护不是靠电流值区分，而是需根据各级保护设定的不同动作时限来获得脱扣跳闸的选择性。以此概念来看，国标的条款尚未给予充分反映，这在实际应用中是应注意的一个重要技术环节。3.5 误区5-主观推定的漏电报警动作值关于漏电流报警动作值的设定问题，在各种专题学术讨论会和专业技术文章中有各种不同提法，认为应是线路和设备正常泄漏电流的2倍、2.5倍、4倍等等的说法均有。现行民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008提出“宜”为500mA固定值。但在编写说明中特别强调了可能有不完善之处，尚待积累经验。实际上此问题在现行国标GB 13955
17、-2005剩余电流动作保护装置安装和运行中的5.7.5条和规范性附录B中的B.6条已有明确的规定：漏电流动作设定值应按不小于正常泄漏电流值的4倍来整定。因此在系统设计和调试中不应再采用一些主观推定的报警设定值，同时还应要求系统产品具有小信号实时漏电流检测和显示的功能，以满足漏电报警动作值的设定需要。3.6 误区6-机械搬套FAS的代码报警方式当前的EFAS产品绝大多数沿用了FAS的地址码报警方式。作为FAS，报警的对象是具体的地理区域，辅以带实时警示的图形显示，是可以满足监控需要的。而EFAS则不同，它所面对的是复杂抽象的电力系统，对被监控电力线路和设备有一个有效识别和事件处理的需要，仅显示一
18、个报警代码是远远不够的。一个适用性好的EFAS,它应具有被监控对象必要的基本参数、实时参数的监控显示和查询功能；应具有直观方便、编辑容易的实时性工程图形显示系统（不能仅依靠一张电子地图），才能满足值班监控的实际需要。4.结束语电气火灾监控系统是一种新型的以预防为特点的实时系统，目前在法规尚存在瑕疵和监管还有待完善的情况下，出现各种应用误区和商业性误导、非专业泛滥等现象也是难以避免的。随着研究的深入和工程实践的积累，相信电气火灾监控系统定会走上更健康的发展之路。参考文献1 GB 14287.3-2005. 电气火灾监控系统 第3部分：测温式电气火灾监控探测器S2 GB 50045-95. 高层民用建筑设计防火规范（2005年版）S3 GB 14287.1-2005. 电气火灾监控系统 第1部分：电气火灾监控设备S4 GB 14287.2-2005. 电气火灾监控系统 第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器S5 JGJ 16-2008. 民用建筑电气设计规范S6 GB 13955-2005. 剩余电流动作保护装置安装和运行S3