摘要：本文分析了电气火灾的形成原因，并针对不同原因造成的后果适用的电气火灾监控系统进行了深入探讨，重点讨论了电气火灾的智能化监控技术的应用与前景。
关键词：电气火灾；智能化监控技术
引言
随着城市中高层住宅的迅速崛起和人们生活水平的不断提高，家用电器的普及达到了前所未有的程度，城市居民用电量的成倍增长使得电气火灾也随之剧增。人们日常生活已经离不开电的使用，安全用电是我们一直强调并严格实施的用电态度，但电气火灾仍然时有发生，造成的生命财产危害非常严重，如果提前预知火情并对其作出及时有效地主动防控措施是我们需要加以研究的问题。
1电气火灾
电气火灾一般是指由于电气线路、用电设备、器具以及供配电设备出现故障性释放的热能；如高温、电弧、电火花以及非故障性释放的能量；如电热器具的炽热表面，在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾，也包括由雷电和静电引起的火灾。电气火灾的起因主要包括以下四个方面：
输电线路的某一个地方或某一段因为自然原因或人为原因如天气影响、潮湿环境、高温影响、挤压、外表破损、腐蚀等造成输电线路或其支架材料的绝缘能力下降，导致输电线路和输电线路之间、输电线路和地面之间存在电流通路，造成漏电现象发生。当漏电现象发生时，漏泄的电流在流入大地途中，如遇电阻较大的部位时，会产生局部高温，致使附近的可燃物着火，从而引起火灾。此外，在漏电点产生的漏电火花，同样也会引起火灾。
输电线路中的裸导线或绝缘导线的绝缘体破损后，输电线路火线与零线，或火线与地线（包括接地从属于大地）在某一点碰在一起，引起电流突然大量增加的现象就叫短路，俗称碰线、混线或连电。由于短路时电阻突然减少，电流突然增大，其瞬间的发热量也很大，大大超过了线路正常工作时的发热量，并在短路点易产生强烈的火花和电弧，不仅能使绝缘层迅速燃烧，而且能使金属熔化，引起附近的易燃可燃物燃烧，造成火灾。
过负荷是指当导线中通过电流量超过了安全载流量时，导线的温度不断升高，这种现象就叫导线过负荷。当导线过负荷时，加快了导线绝缘层老化变质。当严重过负荷时，导线的温度会不断升高，甚至会引起导线的绝缘发生燃烧，并能引燃导线附近的可燃物，从而造成火灾。
众所周知：凡是导线与导线、导线与开关、熔断器、仪表、电气设备等连接的地方都有接头，在接头的接触面上形成的电阻称为接触电阻。当有电流通过接头时会发热，这是正常现象。如果接头处理良好，接触电阻不大，则接头点的发热就很少，可以保持正常温度。如果接头中有杂质，连接不牢靠或其他原因使接头接触不良，造成接触部位的局部电阻过大，当电流通过接头时，就会在此处产生大量的热，形成高温，这种现象就是接触电阻过大。在有较大电流通过的电气线路上，如果在某处出现接触电阻过大这种现象时，就会在接触电阻过大的局部范围内产生极大的热量，使金属变色甚至熔化，引起导线的绝缘层发生燃烧，并引燃烧附近的可燃物或导线上积落的粉尘、纤维等，从而造成火灾。
2电气火灾智能化监控
电气火灾有效检测数据包括剩余电流和温度，相对应的火灾监控设施是剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器。电气火灾监控系统能准确、全天候地监测电气线路中的漏电、温度等参数的变化。当线路中发生异常时，可迅速发出报警信号并准确定位故障点，通知电气专业人员及时排查电气火灾隐患，将电气火灾消灭在萌芽状态。电气火灾监控系统较之传统的技术手段的确是一大技术进步，但依然存在功能单一、监测面窄、网络化和智能化水平低、可视化不足等诸多问题，存在很大的改进空间。
2.1剩余电流式电气火灾监控系统
剩余电流式电气火灾监控系统可以长期不间断地对线路剩余电流进行实时监测，随时掌握电气线路或电气设备绝缘性能的变化趋势，剩余电流过大时及时报警并指出报警部位，便于查找故障点，真正对电气火灾具有预警作用。可以说剩余电流式电气火灾监控探测器真正做到防微杜渐、防患于未然，能有效减少因漏电发生的火灾，是早期电气火灾监控的主要手段，得到了国内外的一致认可和大量推广。
剩余电流是指流过电气线路三相电流瞬时值的矢量和（用有效值表示），也称漏电流。探测器的传感器为零序电流互感器，零序电流互感器探测剩余电流的基本原理是基于基尔霍夫电流定律即流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。在测量时，三相线A、B、C与中性线N一起穿过零序电流互感器，通过检测三相的电流矢量和。在线路与电气设备正常的情况下（对零序电流保护假定不考虑不平衡电流，无接地故障，且不考虑线路、电器设备正常工作的泄漏电流），理论上各相电流的矢量和等于零，零序电流互感器二次侧绕组无电压信号输出。当发生绝缘下降或接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，二次侧绕组感应电压并输出电压信号，从而测出剩余电流。考虑电气线路的不平衡电流、线路和电气设备正常的泄漏电流，实际的电气线路都存在正常的剩余电流，只有检测到剩余电流达到报警值时才报警。
2.2电气火灾监控系统
电气火灾监控系统是采用检测电气线路剩余电流手段进行电气火灾监控的系统，是基于防火监控探测器、运行于计算机的工业软硬件系统，通过对配电回路和用电的漏电、过电流、温升等火灾危险参数实施监控和管理，从而达到预防电气火灾的发生。当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头（如剩余电流互感器、温度传感器等）利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集，并输送到监控探测器里，经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到事故现场进行检查处理，并将报警信息发送到集中控制台。
在实际应用时，监控系统与剩余电流动作保护器（RCD）配套使用，剩余电流动作保护器一般安装在负载终端，主要用于人身触电时及时切断电源，防止电击事故发生，电气火灾监控系统安装在配电室和配电箱处，实时检测供电线路干线、次干线的剩余电流，如超过剩余电流报警值立即发出声光报警信号，提示检修，主要用于预防漏电引起的电气火灾。两者配合可构成对漏电“整体监测、局部跳闸”的完整防护体系。对切断整体或干线电源而造成大面积停电，可能导致重大经济损失及不良社会影响的场所，不适合安装剩余电流动作保护器，而应当安装电气火灾监控探测器。
电气火灾监控设备与多个电气火灾监控探测器通过CAN总线构成一个完整的通讯网络。电气火灾监控设备通过CAN网络向探测器发出各种命令，探测器主动实时上报探测器的状态信息，当电气火灾监控设备监测到异常信息时，进行声光报警并显示相应信息和信息类型。
2.3智能化监控技术
借助计算机软硬件技术、物联网技术、智能技术、数字网络技术等的发展，提高探测设备与监控设备、响应处理设备的智能化与联网能力，能够对各监控区域、监控点的实时数据进行历史与趋势分析与评价、预测，对故障情况及处理情况进行记录与分析，并能对各区域、节点的数据及分析进行共享与综合评价，实现电缆温度的分布式、线式探测分析，给出相应的建议与参考对策。
对重点部位进行火灾征兆视频、图像、声音、气味模式识别，对线路火花、老化、破损、搭接、异常声音、异常气味等问题进行预判。
在系统架构方面，基层的智能化探测设备和响应设备联网至智能监控设备层，再进一步联网至管理层，从而经过网络防火墙可以连入外部网络。在监控层和管理层构建具有冗余备份功能的探测数据库和智能分析专家知识库，通过智能化、可视化、交互式的人机交互系统可以查阅维护探测数据、完善专家知识库，借助故障树分析等方法实现故障诊断、故障分析、趋势预测等智能分析功能，进行故障趋势模式识别与预防动作及警示、建议，做到预防为先，警示与诊断救治功能相结合。
进一步的，监控与管理层还可将升级的专家知识库的相应内容转化成智能探测器、智能执行器等适用的信息处理包，通过网络等方式对其进行智能化升级。
综上，通过智能探测器、智能执行器、智能监控软件与专家知识库等实现对电气火灾的分布式监控，大大增强监控系统的健壮性与智能性。
结语
电气火灾监控报警系统对于提前预测火灾或者及时对火灾进行报警，减少人们生命财产损失，减少火灾的社会危害方面都发挥了不可忽视的作用，成为减少电气火灾的主要防范手段。为了更有效的防范电气火灾，要加大力度积极研究和发展电气火灾智能监控技术，攻破监控技术的局限性和技术难题，推进电气火灾监控系统数字网络化、功能一体化、智能信息化、安全可视化的实现，推广电气火灾智能化监控技术，实现对电气火灾的提前预防，把电气火灾扑灭于萌芽之中，避免电气火灾对人们造成生命财产威胁。应用电气火灾智能化监控技术，促进火灾预防和控制水平提升。
参考文献：
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[2]朱达欣，蔡丹琳.一种智能电气火灾监控系统的设计与实现[J].微计算机信息，2008，28：177-178.
[3]张瑞东.智能电气火灾监控系统设计与实现[J].科技传播，2013，10：113-114.
论文作者:宋麒麟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/18
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