建筑火災(zāi)的起因是多方面的, 作為電氣工程師,我們?cè)谶M(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)的時(shí)候, 應(yīng)該盡可能的在設(shè)計(jì)上避免因?yàn)榻ㄖ姎庠O(shè)計(jì)原因所形成的火災(zāi)隱患。通過(guò)公安部消防局1993 — 2002《2002 年中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》中所公布的數(shù)據(jù)我們可以看到,25.9％火災(zāi)起源于電氣系統(tǒng),其中電氣火災(zāi)的構(gòu)成又是多方面的。
附表1:電氣火災(zāi)的起火原因(以1993 年－ 2002 年重特大電氣火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析)從上表中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出, 電氣火災(zāi)的起火原因基本可以分為兩類。1)突發(fā)性原因引發(fā)的電氣火災(zāi): ①短路②雷擊2)漸變性原因引發(fā)的電氣火災(zāi):①過(guò)熱②接觸不良③過(guò)負(fù)荷④電氣故障⑤漏電。
本文側(cè)重于通過(guò)對(duì)剩余電流和漏電電流的分析,提出電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
1)產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn):GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》由以下部分組成。
① GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》
② GB14287.1-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》
③ GB14287.1-2005《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》
2)強(qiáng)制性設(shè)計(jì)方向性標(biāo)準(zhǔn):
① GB50045 — 2005《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》
② GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》
上述標(biāo)準(zhǔn)要么是對(duì)產(chǎn)品的制造標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品的具體參數(shù)提出要求, 要么是對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的使用場(chǎng)所提出了要求, 但是對(duì)于建筑電氣設(shè)計(jì)中系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和如何進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒(méi)有明確說(shuō)明。
2 剩余電流與漏電電流的分析
嚴(yán)格地說(shuō), 剩余電流與漏電電流不是一個(gè)等同的概念。剩余電流是指一個(gè)電氣系統(tǒng)的輸入、輸出端的測(cè)量,當(dāng)無(wú)任何損失時(shí),其流入及流出的相量和為0,也就是無(wú)剩余電流; 而漏電電流則對(duì)這個(gè)電氣系統(tǒng)對(duì)上述測(cè)量體系以外有電流漏出, 這個(gè)電流就是漏電電流;對(duì)外有了漏電電流,系統(tǒng)中便產(chǎn)生了剩余電流。
當(dāng)阻性(或感性或容性)負(fù)載的中性線斷開(kāi)又搭接于接地系統(tǒng)時(shí),或者從相線直接通過(guò)一個(gè)阻性(或感性或容性)物體接入接地系統(tǒng);該漏電電流是呈阻性(或感性或容性),很多情況下,漏電電流阻性、感性及容性兼?zhèn)洹．?dāng)漏電電流的在觸及接地網(wǎng)是聯(lián)結(jié)緊密時(shí),則不會(huì)引起放電電弧,其功耗在具體漏電體中產(chǎn)生熱積聚。大部分的漏電電流在觸及接地網(wǎng)時(shí)均是松散性接觸,由于接觸電阻的存在及其特有松散性,極易引起電弧性特征,在100～500mA 其引弧溫度均在幾百度－幾千度之間。當(dāng)漏電是由相線觸及接地網(wǎng)產(chǎn)生時(shí),若觸點(diǎn)地未能焊死,則成為電弧接地性短路故障。當(dāng)漏電是由相線觸及接地網(wǎng)產(chǎn)生時(shí),此時(shí)若接觸點(diǎn)焊死則成為金屬接地性短路故障。
3 EF-ACS電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)的關(guān)系
① 前與后的關(guān)系: 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)著重于考慮火災(zāi)已發(fā)生的報(bào)警及其處理;而電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)則是著重于電氣火災(zāi)發(fā)生前期的隱患先兆預(yù)警。
②廣泛與專業(yè)關(guān)系:前者是針對(duì)廣泛的火災(zāi)類別;而后者僅是針對(duì)電氣系統(tǒng)的表述。
③設(shè)計(jì)應(yīng)用中界線定義
a.宗旨:以不影響火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)的報(bào)警及其處理為前提條件, 主要條件為通信量。
b.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)的前提條件在小型系統(tǒng)中:較小的通信量,可采用獨(dú)立型電氣火災(zāi)報(bào)警器用編碼模塊接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng); 接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)采用開(kāi)關(guān)量信號(hào),報(bào)警點(diǎn)位號(hào)在火災(zāi)報(bào)警器上顯示應(yīng)區(qū)別于火災(zāi)探測(cè)器編號(hào)。
c.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)不可接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)的限制條件在大型系統(tǒng)中:較大的通信量,作為預(yù)警系統(tǒng)對(duì)每個(gè)模塊中每個(gè)探頭的數(shù)據(jù)( 模擬量及數(shù)字量信號(hào))實(shí)時(shí)傳送,為不影響火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)的報(bào)警及其處理,應(yīng)采用專用的總線式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),再由電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)交換為宜。
所以說(shuō)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種適合于通用場(chǎng)合應(yīng)用的綜合性電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),包含剩余電流、溫度(相對(duì)應(yīng)線路過(guò)流溫升、中性線溫升、設(shè)備溫升)和中性線斷線等故障監(jiān)視、預(yù)警及脫扣控制功能。
2)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與配電系統(tǒng)的關(guān)系
①配電系統(tǒng)最根本的功能是保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行,涉及的主要參數(shù):各級(jí)短路器的配合(例如:保證末端短路時(shí)不越級(jí)跳閘)電壓,電流,頻率?運(yùn)行參量的監(jiān)視與記錄②電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)是疊加在配電系統(tǒng)之上,注重于可能引發(fā)電氣火災(zāi)因素的監(jiān)測(cè),預(yù)警及控制。③在突變性故障可能引發(fā)的電氣火災(zāi)控制中, 斷路器、熔斷器起直接作用。特注:對(duì)突變性短路故障的控制,一般為如下三種方法: 直接控制--- 快速有效; 間接控制--- 就地間接控制:簡(jiǎn)單,控制有效;遠(yuǎn)程間接控制:復(fù)雜,控制無(wú)效④防范電氣火災(zāi)與保證正常用電的矛盾處理
a.按照系統(tǒng)的自然泄漏電流值設(shè)置分級(jí)處理
b.一般動(dòng)作于報(bào)警而非動(dòng)作于脫扣,只有金屬性短路故障才采用動(dòng)作于脫扣
c.注意動(dòng)作時(shí)間的設(shè)定,一般動(dòng)作于報(bào)警不需太快(10～60s);如果要設(shè)小電流的電弧性動(dòng)作于脫扣時(shí)間處理建議為(5s-10s);金屬性短路故障動(dòng)作脫扣時(shí)間處理建議為(0.1～5s)。
3)剩余電流傳感器設(shè)置位置選擇
一個(gè)點(diǎn)的自然泄漏的剩余電流等值于對(duì)地自然泄漏電流,平均分布式剩余電流非真正火災(zāi)隱患, 點(diǎn)熱積聚效應(yīng)式剩余電流才是真正的火災(zāi)隱患, 對(duì)于電弧接地性短路故障產(chǎn)生的電氣火災(zāi)的保護(hù)有效的剩余電流額定動(dòng)作值Ier 一般為300mA,最大不宜高于500mA。很難做到對(duì)一個(gè)點(diǎn)的剩余電流監(jiān)測(cè), 所以只能對(duì)一個(gè)區(qū)間配電系統(tǒng)的剩余電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
也就是說(shuō)在一個(gè)區(qū)間配電系統(tǒng)的自然泄漏值控制在120mA(當(dāng)Kc=0.4)左右是合適范圍, 以此確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)即剩余電流傳感器○ R 位置是合理的做法。
4)剩余電流式監(jiān)控的布局
要達(dá)成目標(biāo)電氣火災(zāi)的剩余電流監(jiān)控布局方案應(yīng)達(dá)到:a.有效的剩余電流引、溫升引發(fā)電氣火災(zāi)隱患監(jiān)控;b.避免誤報(bào)誤動(dòng)給供電系統(tǒng)帶回干擾;c.信號(hào)報(bào)警后容易查找故障點(diǎn)位置。在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以采用以下EF-ACS 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)布局方案來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余電流的監(jiān)控目標(biāo)。