摘要：当前，电气设备已经成为建筑工程中不可或缺的部分，各类电气设备的应用为人们营造了更加舒适的建筑室内环境。但是电气设备的广泛应用在一定程度上也增加建筑发生火灾的风险，根据《中国火灾统计年鉴》的统计数据显示，近几年发生的建筑火灾事故中电气火灾事故占比超过35%以上，严重威胁人们的生命以及财产安全。虽然剩余电流式电气火灾监控系统目前已经建筑工程中普遍应用，但是由于存在一定的误区，使得实际效果相对有限。本文主要结合实际案例，阐述剩余电流式电气火灾监控系统的基本构成以及工作原理，分析建筑存在的电气火灾隐患，并具体探讨剩余电流式电气火灾监控系统设计安装的方式。
关键词：建筑工程；电气火灾；电气火灾监控系统；剩余电流；设计安装
近年来，由于建筑电气火灾发生的频率过高，造成了一定的人员伤亡以及经济损失，为了进一步强化电气火灾的防范力度以及监控力度，修改以及制定了相关标准规范。比如在GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》当中就明确规定高层建筑由于人员集中、发生火灾的风险较高，因此宜采用漏电火灾报警系统。在GB50016-20014《建筑设计防火规范》、GB13955-2017剩余电流动作保护装置安装和运行》、GB14287-2014《电气火灾监控系统》等相关国家规范规定医院、学校、影剧院、仓库等场所需要设置剩余电流式电气火灾监控系统。由此可以看出，我国对于防范电气火灾的重视程度，而通过合理应用剩余电流式电气火灾监控系统，可以降低火灾发生的风险，避免人们的生命以及财产遭受损失。
1.案例概况
某大厦项目是集餐饮、会议、办公等多功能于一体的商业建筑，建筑面积总计46645㎡，建筑共计31层，其中地下2层，地上29层，裙楼共计9层。地下空间主要是作为车库、机房以及仓库，地上29层主要是作为办公用地以及会议室、餐厅等。建筑整体高度为116m，采用混凝土框架结构，建筑设计为一类建筑。根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》的规定，本工程需要采用剩余电流式电气火灾监控系统。系统需要具备以下几方面的要求，其一预警功能，需要提前发出预警信号；其二是以漏电监控保护功能为主，以接触式测温作为辅助手段对配电线路电缆实时温度监控；其三是一般情况下采用报警不脱扣跳闸，只有在紧急情况下，为了保护场所安全需要立即切断电源才能输出脱扣信号。
2.剩余电流式电气火灾监控系统
2.1系统基本构成
在本项目中剩余电流式电气火灾监控系统采用的是分层分布式结构，如图一所示，具体由站控管理层、现场设备以及通讯层构成。其中站控管理层属于系统顶层设计，针对的是系统管理工作人员，作为人机交互窗口。站控管理层需要配备电源、触摸屏等各项软硬件设施，主要对系统监控信息进行收集、分析以及处理，并最终以声音、图像、指示灯、数显等方式显示系统运行情况。通讯层主要是实现现场设备与站控管理层的即时通讯，以便及时传输信息。现场设备主要负责采集现场信息，并通过通讯层传递至站控管理层，在本项目中采用的主要现场设备为ARCM300-J1剩余式电气火灾监控探测器。
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图一 剩余电流式电气火灾监控系统图示
2.2系统特点
电子消防系统主要分为剩余电流式电气火灾监控系统与火灾自动报警系统这两种，前者主要侧重于火灾发生前的预警，后者主要侧重于火灾发生后的确认以及自救。剩余电流式电气火灾监控系统可以持续监控电气设备漏电和线路的温度变化，一旦其达到设定上限值后系统会自动发出预警信号，工作人员可以及时进行排查，清除火灾隐患，如果情况紧急，还可以紧急切断故障线路[2]。虽然剩余电流式电气火灾监控系统属于火灾自动报警系统的子系统，但是其实际当中发挥有重要作用，可以有效规避电气火灾，保障人们的生命以及财产安全。
2.3系统工作原理
剩余电流式电气火灾监控系统的基本工作原理是利用火灾监控探测器与测温式电气火灾监控探测器实时监控被检测线路的漏电情况以及温度变化，当系统监测到漏电电流或者温度变化超过系统设定的上限就会自动发出预警信号。剩余电流互感器在本质上就是灵敏度比较高的电流互感器，其可以检测出低至几毫安的电流，当探测器检测到剩余电流超出设计定值使，会立即会通过网络给监控主机传输预警信号，同时显示预警的地点，值班人员可以及时安排维修人员排除故障，在紧急情况下，值班人员也可以通过远程操作，切断故障线路电源。
3.漏电火灾以及原因分析
3.1漏电火灾概述
漏电火灾主要指的是供电线路出现漏电的情况时，泄漏电流在流入大地的过程中，其中电阻比较大部分会产生高温，可以快速点燃附近的可燃物，进而引发火灾。此外，如果漏电故障部位出现电弧或者漏电火花，点燃附近可燃物，进而引发火灾。
3.2原因分析
3.2.1漏电电流导致的火灾
这种情况主要是由于配电线路接触不实所导致的，线路接触不实会导致出现漏电故障点，同时会导致接触的电阻增大，进而使过负荷保护装置无法动作，此时漏电故障部分会产生电弧。根据实测结果显示，即便是0.5A电流所产生的电弧其温度也可高达2000℃，足以瞬间点燃周围可燃物。
3.2.2漏电电压导致的火灾
如果漏电的情况持续发生，电流无法正常流散，会导致阻力较小的回路通地，沿保护接零线（接地线）传导使所有与之相连的电气装置的金属外壳带有对地电压，即便是20V的电压都足以导致出现电弧，从而引发火灾。
4.剩余电流式电气火灾监控系统的设计安装
4.1系统设计安装的关键问题以及解决措施
4.1.1剩余电流预警值的设定
安装剩余电流式电气火灾监控系统后，首要任务是设定剩余电流预警值，根据GB14287-2014《电气火灾监控系统》的相关内容，探测器预警值的设定应在20mA~1000mA之间，同时探测器预警值应处于设定值的80%~100%之间[3]。在本工程中，剩余电流预警值的设定在遵循国家规定标准的基础上，按照正常漏电流的2倍进行设定，但不能超过1000mA，这样可以有效保证系统预警功能的有效性，同时也能避免出现误报警。
4.1.2预警延迟时间的设定
预警延迟时间指的是当探测器监测到剩余电流超过设定预警值后，应当在多久时间之间发出预警信号，这直接关系到预警信息的及时性以及准确性。在实际当中，如果设定的预警延迟时间过短，可能导致系统误动作；如果预警延迟时间过长，则可能导致系统漏报。目前，业界对此看法不一，因笔者建议关于预警延迟时间的设定需要根据实际测试结果合理设置，不能凭借人工经验，这样具有很大的不确定性与随机性，会导致系统的可靠性降低，只有经过实际测算的数据才能可靠。
4.1.3部分电气设备正常状态下剩余电流过大的问题
当前，随着技术手段的不断发展进步，建筑工程配电系统涉及到的电气设备越来越复杂，部分电气设备在正常状态下剩余电流较大，当这些设备开始运行工作时，探测器检测到剩余电流超出设定值，可能会出现误报警的情况。关于这一问题，在本工程中，选择设置多个剩余电流预警值，针对这部分正常状态下剩余电流较大的电气设备，安装专门的电流互感器进行监测，当检测到这些电气设备的剩余电流出现异常时，即发出预警信号。利用这种方式可以有效解决系统误报警或者漏报警的问题。
4.1.4低负荷运行状态下出现的异常剩余电流问题
如果配电系统的负荷变化比较剧烈，仅仅依靠固定的预警值很能有效起到预警的作用，无法解决低负荷运行状态下出现的异常剩余电流的问题[4]。比如配电系统在正常负荷状态下运行，剩余电流为400mA，设定的预警值为600mA，如果在低负荷状态下运行，即使出现的异常剩余电流达到450mA，系统也不会发出预警信号。
4.2系统设计安装方式
4.2.1配电箱内部安装
由于本工程属于新建工程，建筑空间内设置了专门的配电箱，配套用导轨形的方式，完成剩余电流式电气火灾监控系统和线路断路器的安装，同时在配电箱合适的位置完成电流互感器的安装，使得总电源可以通过此模块。
4.2.2成套配电箱安装
本工程中采用的是成套配电箱形式的剩余电流式电气火灾监控系统，因此，仅需要考虑在配电箱内部主控开上端或者下端位置，然后固定好电流互感器即可，不用改变配电箱原本的内部结构，设计好施工图纸后选择专业的安装队伍进行安装施工即可。
4.2.3配电箱外安装
在本工程中，选择在配电箱周围安装漏电电流探测器，这样便于接入总线。
4.3安装布线注意事项
在安装布线过程中需要注意以下几方面：其一是在进行安装布线时需要采取三防措施；其二是安装布线时，必须严格区分N线和PE线，穿过剩余电流互感器的N线，不得作为PE线，不得重复接地，PE线不得穿过剩余电流互感器。
5.结语
综上所述，剩余电流式电气火灾监控系统在建筑工程电气火灾预警方面整体表现良好，可以为建筑以及人们的生命财产安全提供有效保障，但是仍存在误报警以及漏报警的风险，各方面尚需进一步的完善。
参考文献：
[1]王晓明，李宏文，高沁翔等.剩余电流式电气火灾监控系统的应用分析[J].智能建筑电气技术，2008（06）：72-75.
[2]李井义，李喜明.PDM-600型电气火灾监控系统在敦化火车站的应用[J].科技致富向导，2015（6）：194-194.
[3]王进，徐晓影，姜蔚等.0.4 kV供电系统剩余电流保护参数整定及安装位置的选择[J].现代建筑电气，2017（11）：30-32.
[4]王晓明，李宏文，高沁翔，等.剩余电流式电气火灾监控系统智能算法的研究[J].建筑科学，2009，025（008）：65-67，88.
论文作者:庞建
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
标签：火灾论文; 电流论文; 剩余论文; 电气论文; 监控系统论文; 系统论文; 探测器论文; 《基层建设》2019年第31期论文;