電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用的探討
1系統(tǒng)的特點(diǎn)
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，特點(diǎn)在于漏電監(jiān)控方面屬于先期預(yù)報(bào)警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同的是，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)早期報(bào)警是為了避免損失，而傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是為了減少損失。所以，這就是說(shuō)為什么不管是新建或是改建工程項(xiàng)目，尤其是已經(jīng)安裝了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的單位，仍需要安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的依據(jù)
⑴電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，主要依據(jù)是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)條文:
其一，是GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性大、人員密集等場(chǎng)所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
其二，是GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場(chǎng)所宜設(shè)置剩余電流動(dòng)作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。這些場(chǎng)所包括各種類(lèi)型的:影劇院、館所、倉(cāng)庫(kù)、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學(xué)校等等。
其三，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測(cè)方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進(jìn)線端設(shè)置自動(dòng)切斷電源或報(bào)警的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器”。
其四，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》，GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》GB14287.3-2005《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》
其五，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》
其六，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求
其七，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》的要求(暫行規(guī)定)
⑵對(duì)“宜”字的理解：
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測(cè)方法》有關(guān)條文中明確要求“應(yīng)在電源進(jìn)線端設(shè)置自動(dòng)切斷電源或報(bào)警的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器”。在《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》有關(guān)條文中也同樣明確要求“必須安裝剩余電流保護(hù)裝置的設(shè)備和場(chǎng)所”。其中就末端保護(hù)和線路保護(hù)做出了具體規(guī)則，另外，在4.6條款里，同樣明確在某些場(chǎng)所“應(yīng)安裝報(bào)警式剩余電流保護(hù)裝置”的具體規(guī)定。這些都是強(qiáng)制性的規(guī)定。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》里，對(duì)是否安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是以“宜”安裝來(lái)表示的。所謂“宜”安裝，按著規(guī)范里用詞說(shuō)明指出:表示允許也稍有選擇。也就是說(shuō)可以安裝，也可以不安裝。
怎樣理解“宜”字的含意，把握好“宜”安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用呢？筆者認(rèn)為，隨著祖國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用電量大為增加，相應(yīng)地電氣火災(zāi)事故的發(fā)生則居高而不下，造成的損失也是不可估量的，綜合考察我國(guó)發(fā)生火災(zāi)的趨勢(shì)，故安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是非常迫切的、必要的。再說(shuō)，若是我們把低壓配電系統(tǒng)中的尚未造成火災(zāi)發(fā)生的隱患，事先有效地通過(guò)對(duì)漏電、溫度的異常變化以及它們可能引起的火災(zāi)進(jìn)行預(yù)報(bào)、監(jiān)控，大大地降低火災(zāi)事故的發(fā)生，避免損失不是比減少損失的效果更好嗎？筆者相信，強(qiáng)制性地必須安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的全國(guó)性的普及措施，已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了。
3系統(tǒng)的基本組成及工作原理
⑴基本組成：
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》以及相關(guān)規(guī)范《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》(暫行規(guī)定)，則電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成應(yīng)包括：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器以及測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器等三個(gè)基本產(chǎn)品種類(lèi)所組成。其中，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器又由監(jiān)控探測(cè)器和剩余電流互感器(分對(duì)插式、閉合式兩種)所組成。測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器由監(jiān)控探測(cè)器和測(cè)溫傳感器所組成。
目前，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的廠家，知道的已有十來(lái)家，但從獲得的實(shí)際信息資料來(lái)看，該系統(tǒng)基本產(chǎn)品種類(lèi)的配置齊全的只有幾家。
⑵工作原理：
其基本原理是，當(dāng)電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異常或突變時(shí)，終端探測(cè)頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)利用電磁場(chǎng)感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對(duì)該信息進(jìn)行采集，并輸送到監(jiān)控探測(cè)器里，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較，一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識(shí)別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，監(jiān)控主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮報(bào)警指示燈，發(fā)出報(bào)警音響，同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報(bào)警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查處理，并將報(bào)警信息發(fā)送到集中控制臺(tái)。
4系統(tǒng)產(chǎn)品的選型
觀察國(guó)內(nèi)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品市場(chǎng)，其監(jiān)控探測(cè)器的結(jié)構(gòu)形式主要有三種類(lèi)型，即多功能漏電開(kāi)關(guān)型、分離配置型、分離配置整合型。如何為用戶設(shè)計(jì)安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，在實(shí)際中又能穩(wěn)定可靠地得到應(yīng)用，則選擇該系統(tǒng)的產(chǎn)品是重要環(huán)節(jié)，也是值得探討的一個(gè)問(wèn)題。
⑴多功能漏電開(kāi)關(guān)型
其特點(diǎn)是：監(jiān)控探測(cè)器除了自身應(yīng)有的剩余電流探測(cè)(或溫度探測(cè))、報(bào)警功能外，又?jǐn)U展多項(xiàng)功能，例如:過(guò)電流、過(guò)電壓、延時(shí)送電、防雷、欠壓、組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控以及其它等等功能，匯集在一起。這種類(lèi)型從外部目測(cè)結(jié)構(gòu)為盒裝，從內(nèi)部觀看，則是將含有電源變換電路、信號(hào)處理電路、報(bào)警電路、顯示電路、通信、聯(lián)動(dòng)接口等的監(jiān)控探測(cè)器與電流互感器、剩余電流互感器、主回路分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)（100A以下多用磁保持繼電器、100A以上用接觸器或空開(kāi)――塑殼斷路器）統(tǒng)統(tǒng)地集聚于一體，組成一種多功能式的漏電開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。該類(lèi)型產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是：保護(hù)功能多，內(nèi)置電流互感器、剩余電流互感器（包括溫度傳感器），接線少，整體度高。而由此產(chǎn)生的缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本加大、故障率偏高，特別是信號(hào)的監(jiān)控、探測(cè)、分析、處理、報(bào)警、通信、聯(lián)動(dòng)接口等電路與ABC三相主電(或單相)回路的間隔距離太近，易遭受強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾，降低產(chǎn)品性能的穩(wěn)定可靠性。再說(shuō)，其內(nèi)部包含的電源控制開(kāi)關(guān)（斷路器），是低壓配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵配電產(chǎn)品，它必須通過(guò)電氣開(kāi)關(guān)類(lèi)的電氣產(chǎn)品的3C認(rèn)證。在安裝使用上也不太方便，如新建工程則需要和配電箱（柜）廠家溝通協(xié)商合理組裝，但對(duì)改造工程中已經(jīng)成形并使用中的配電箱（柜）則更不適用。
⑵分離配置型
此種類(lèi)型是：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器（包括終端探測(cè)頭剩余電流互感器、溫度傳感器）分離配置。即通過(guò)監(jiān)控探測(cè)器(終端探測(cè)頭)采樣配電柜(箱)內(nèi)導(dǎo)電母線中的電流和漏電流信號(hào)，經(jīng)內(nèi)置單片機(jī)系統(tǒng)分析處理后，應(yīng)用二總線通信約定，上報(bào)消防控制室或值班室里的電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，且進(jìn)一步分析處理后，進(jìn)行所需要聯(lián)動(dòng)控制，從而完成該系統(tǒng)應(yīng)有的功能。一般只有剩余電流和溫度探測(cè)功能。這種系統(tǒng)分工明確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本少、故障率偏低，不含電源控制開(kāi)關(guān)，不串入配電系統(tǒng)，只通過(guò)剩余電流互感器(或測(cè)溫探頭)取樣信號(hào)，性能穩(wěn)定可靠。不足之處是：監(jiān)控設(shè)備與監(jiān)控探測(cè)器、監(jiān)控探測(cè)器與終端探測(cè)頭之間需要敷設(shè)信號(hào)線及２芯脫扣控制線。此種類(lèi)型產(chǎn)品無(wú)論是在新工程還是改造工程上使用，都比較方便。可以預(yù)見(jiàn)，這種與低壓配電系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的此種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，將是今后電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的主要發(fā)展方向。
⑶分離配置整合型
分離配置整合型是電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器（包括終端探測(cè)頭）分離配置型的一種特殊類(lèi)型。它與分離配置型不同的是：其總線直接使用普通火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的二總線，省去集中控制器和上位機(jī)，由火災(zāi)報(bào)警控制器整合電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器（包括終端探測(cè)頭）探測(cè)報(bào)警功能后一并控制?？上驳氖牵?jié)減了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)集中控制器和上位機(jī)以及組網(wǎng)布線，成本下降，消防中心一體化監(jiān)控，界面統(tǒng)一，管理方便。麻煩的是，這樣一來(lái)原先的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，還需要重新通過(guò)GB14287-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的雙重檢測(cè)認(rèn)證，不值得。再說(shuō)這種組合，相對(duì)復(fù)雜的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)故障率偏高，則直接影響著電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性降低，甚至于造成癱瘓。所以，好還是設(shè)置獨(dú)立的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)分開(kāi)為宜。
5系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的點(diǎn)位分配
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》4.4條中關(guān)于分級(jí)保護(hù)的規(guī)定，安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控裝置時(shí)，點(diǎn)位分配原則的步驟是:
⑴研究分析被控低壓AC380V/220V配電線路的相關(guān)圖紙，將建筑電氣的分布情況調(diào)查核實(shí)，確定配電設(shè)備(如配電柜、箱、盤(pán)、電纜等重要設(shè)備)的位置，把每一個(gè)監(jiān)控探測(cè)器分配到相應(yīng)的配電設(shè)備上，以此來(lái)確定探測(cè)器的數(shù)量，避免重設(shè)浪費(fèi)。
⑵確定分級(jí)保護(hù)。為了縮小發(fā)生人身電擊事故和接地故障切斷電源時(shí)引起的停電范圍，通常在供電線路的不同地點(diǎn)安裝三級(jí)（或兩級(jí)）不同容量的剩余電流保護(hù)裝置，以形成分級(jí)保護(hù)。根據(jù)用電負(fù)載及線路情況，一般分兩級(jí)或三級(jí)保護(hù)。適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村第一級(jí)和第二級(jí)保護(hù)。
注:重要線路，應(yīng)包括安防、消防、應(yīng)急電源、通道照明線路及不容許停電的重要場(chǎng)所。
⑶二級(jí)保護(hù)中，所有開(kāi)關(guān)處都要設(shè)置安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，即在線路的電源端(第一級(jí)保護(hù))和分支首端(第二級(jí)也稱為末端保護(hù))都要安裝剩余電流探測(cè)器，并接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，只作火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警用。
⑷三級(jí)保護(hù)中，第三級(jí)(即末端保護(hù))開(kāi)關(guān)處應(yīng)設(shè)置剩余電流探測(cè)器及動(dòng)作保護(hù)裝置，但不接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，為的是防止人身觸電。
⑸溫度檢測(cè)是以配電設(shè)備異常時(shí)發(fā)熱為基本原則而進(jìn)行的，具體檢測(cè)點(diǎn)參考如下:
⊙變壓器低壓側(cè)出線端子、變壓器體溫(風(fēng)溫、油溫、水溫)測(cè)試點(diǎn)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)觸頭。
⊙各配電柜(箱)的進(jìn)出母線接點(diǎn)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)(斷路器、刀開(kāi)關(guān))觸頭、大電流導(dǎo)線集中部位、線纜駁接點(diǎn)。
⊙母聯(lián)柜主接點(diǎn)、刀開(kāi)關(guān)觸頭。
⊙補(bǔ)償電容器接線端子、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)觸頭。
⑹根據(jù)點(diǎn)位安裝總數(shù)，再選擇相應(yīng)的壁掛、立式或琴臺(tái)。
6監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)置安裝及布線設(shè)計(jì)各監(jiān)控探測(cè)器采用現(xiàn)場(chǎng)供電，電源接入點(diǎn)應(yīng)在該級(jí)斷路器的上端。
⑴配電柜(箱)內(nèi)部形式的安裝設(shè)計(jì)
一般新工程在樓層設(shè)有專(zhuān)門(mén)樓層配電柜(箱)，可將探測(cè)控制器放在配電柜(箱)內(nèi)，且離導(dǎo)電母線盡量遠(yuǎn)的導(dǎo)軌上安裝，再將剩余電流互感器安套在電源母線上，固定牢靠，探測(cè)控制器與互感器之間的連線，應(yīng)采用屏蔽導(dǎo)線。
⑵配電柜(箱)外部形式的安裝設(shè)計(jì)
在配電柜(箱)外安裝探測(cè)控制器，則無(wú)論是對(duì)新工程還是改造工程，都是適用的。若有專(zhuān)門(mén)安裝探測(cè)控制器的防火監(jiān)控箱，裝入探測(cè)控制器后可放在配電柜(箱)附近。同理，剩余電流互感器安套在電源母線上，固定牢靠，探測(cè)控制器與互感器之間的連線，應(yīng)采用設(shè)置范圍屏蔽導(dǎo)線。對(duì)于改造工程，因互感器為閉合型的，所以在安裝時(shí)，不僅要注意施工安全還應(yīng)盡量避免斷電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響用戶的用電。
⑶配電柜(箱)成套形式的安裝設(shè)計(jì)
若是在配電柜(箱)面板上嵌入探測(cè)控制器，剩余電流互感器依然固定牢靠在其內(nèi)，不增加防火監(jiān)控箱，也不想改動(dòng)配電柜(箱)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，既美觀而方便，則應(yīng)在設(shè)計(jì)中明確提出要求，由有關(guān)各方在施工圖紙會(huì)審確認(rèn)批準(zhǔn)后，可由配電柜(箱)成套廠家，充分考慮預(yù)留面板上嵌入探測(cè)控制器孔的問(wèn)題。
⑷安裝布線設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)
⊙產(chǎn)品在安裝布線時(shí)應(yīng)采取三防措施。
⊙產(chǎn)品應(yīng)按消防用電的規(guī)定執(zhí)行。各個(gè)安裝接線端，接線時(shí)不得反接，數(shù)量不得超過(guò)2根。
⊙安裝布線時(shí)，必須嚴(yán)格區(qū)分N線和PE線，穿過(guò)剩余電流互感器的N線，不得作為PE線，不得重復(fù)接地或接設(shè)備外露可接近導(dǎo)體。PE線不得穿過(guò)剩余電流互感器。
⊙二總線安裝走線時(shí)，注意強(qiáng)弱電線分開(kāi)走線，不允許交叉和搭線。嚴(yán)禁與動(dòng)力線、照明線、視頻線、廣播線、電話線等穿入同一金屬管內(nèi)。配線應(yīng)整齊，導(dǎo)線應(yīng)綁扎成束，穿線可用阻燃PVC管、金屬管及金屬線槽。在穿管、線槽后，應(yīng)將管口、槽口封堵。
⊙監(jiān)控設(shè)備與探測(cè)器之間的通訊線應(yīng)采用雙絞線，建議線徑不得小于1.5mm2，當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用在強(qiáng)干擾
場(chǎng)所時(shí)，通訊線應(yīng)采用屏蔽雙絞線，屏蔽雙絞線的屏蔽層應(yīng)良好接大地。