漏電報警系統在預防電氣火災上的應用

    預防電氣火災，設置漏電火災報警系統是非常必要的，但不能單靠漏電火災報警系統來解決，需要綜合治理。漏電保護裝置的設置應重點設防和一般監控相結合，不宜“一刀切”。文章還分析了漏電保護裝置裝設在三相和單相上不同的效果和作用，指出應根據需要配置。

    隨著社會的進步，建筑智能化、電氣化的發展，建筑物內部各種電氣線路越來越多。根據不同城市的統計，每年由于電氣線路過載、短路、施工不文明、絕緣材料老化等原因，使導線或電纜的絕緣材料損壞引發的火災中，電氣火災數約占總火災數的30%，在公共聚集場所甚至達到46%。目前的火災自動報警是在火災發生前，建筑物內產生煙霧或溫度升高，被靈敏度較高的感煙或感溫等探測器所察覺而報警，但這些探測器對線路損壞而產生的微小電弧是無能為力的，正是這些電弧的“星星之火”產生的高溫，引燃了附近的可燃物造成火災。因此，《高規》中提出要設置漏電火災報警系統，準確實時監控電氣線路的故障和異常狀態，及時發現電氣火災的隱患，及時報警、提醒有關人員去消

    除這些隱患，避免電氣火災的發生，這無疑是防止電氣火災的一個有力措施。

    1、規范規定

    《高規》GB50045-2005第9.5.1規定，高層建筑內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統。《高規》第9.5.2，又規定：

    （1）漏電火災報警系統應能探測漏電電流、過電流等信號，發出聲光信號報警，準確報出故障線路的地址，監視故障點的變化。

    （2）儲存各種故障和操作試驗信號，信號儲存時間不應少于12個月。

    （3）切斷漏電線路上的電源并顯示其狀態。

    （4）顯示系統電源狀態。

    從上述要求可以看出:漏電火災報警系統的要求很高，包括的范圍很廣，不僅僅是裝幾個漏電斷路器的問題，而是要設置一個完整的能全面實時監控電氣線路漏電情況的火災報警系統。

    很多同行在不同的刊物上對漏電火災報警系統的具體實施提出了寶貴的意見，筆者在此也提出一些看法，與大家討論。

    2、對設置漏電火災報警系統的意見

    建筑物內的配電線路，大體可分為主干線、分支線、專用線以及照明線，而分支線和照明線分布廣，所處的環境復雜，敷線的方式各不相同，用電設備種類多，有的用電設備還經常移位，電氣接觸點也多，因此，這些線路產生的事故遠比主干線多。有人主張對事故較多的分支線和照明線進行全面監控，即將漏電保護裝置配置到照明箱或動力箱的出線回路（末端線路）上，只要這些線路一發生漏電事故，即可找到問題所在，并及時維護，使事故很快排除，優點頗多。但是建筑物中，不說大型的公共建筑，就是一般的小高層除動力回路外，照明箱就有幾十個，每個照明箱平均出線回路按６個計算，照明回路就有上百個，再算上其它回路的回路數就更多，如果這些回路都裝設漏電保護裝置，則工程量大，一次投資太多。

    根據國情，還是應該在保證安全的基礎上，簡化漏電報警系統，盡可能節約投資，減輕業主的負擔。

    2.1預防電氣火災需要綜合治理，不能單靠漏電火災報警系統來解決

    預防電氣火災涉及的范圍很廣，產生電氣火災的原因也較多，如選用的電線（電纜）不當或采用了不合格的產品、不合理的路徑以及敷線方式不規范、線纜的保護管材不符合防火要求、線路和電氣設備的保護裝置設置不完善、施工安裝不文明、運行時隨意增加用電設備和用電設備經常移位等，這些都是產生電氣火災隱患的根源。如果這些根源不消除而單純依靠安裝漏電火災報警系統，則不僅使系統越來越復雜，可能也是無濟于事，反而使事故不斷，報警頻繁，工作人員只能忙于維修。因此，要依靠完善的設計、文明的施工、良好的管理等手段來解決，從“源頭”上杜絕電氣火災的發生，將設置漏電防火保護系統與其它措施結合起來，互相協調，這樣漏電防火保護系統就有條件簡化。

    2.2漏電保護裝置的裝設應重點設防和一般監控相結合

    漏電保護的裝設范圍:可按《火災自動報警系統設計規范》GB50116-98中第3.1.1條，根據其使用性質、火災危險性、疏散和撲救難度分為特級、一級和二級的規定進行，即在特級和一級保護對象中選擇火災危險性較大、人員密集的場所、特別重要的房間、具有可燃物的庫房等裝設漏電保護裝置，在這些區域或場所，除干線或總配電箱進線處需要裝設漏電保護裝置外，在每個具體的供電回路和照明回路上也要裝設漏電保護裝置，不僅在事故時能發出漏電事故信號，而且平時亦要經常監視線路和設備的正常泄漏電流值的變化，及時發現問題，消除隱患，但并非對具有重點保護對象的建筑物中所有的配電箱或照明箱的出線回路都要裝設漏電保護裝置，因為這些建筑物中也有線路敷設比較規范的場所，其發生接地電弧短路的可能性較小，在這些地方漏電保護即可簡化，只需在總配電箱的總斷路器處或總干線上裝設簡單的具有漏電保護功能的斷路器，不必在每個配電箱的每個回路都裝設復雜的漏電保護裝置。

    總之，將建筑物分類、保護對象分級、供電區域列檔次，分清主次，重點設防（漏電保護裝置裝設到配電箱或照明箱的出線處，平時和事故時都可實時監控）和一般監控（漏電保護裝置僅在總干線或配電箱的主斷路器處裝設，只在事故時報警）相結合，不“一刀切”等作法，在一定程度上簡化了防火漏電保護系統，節約了投資。

    2.3漏電火災報警系統是消防報警的預報警系統，應簡單實用

    （1）《高規》9.5.2條，將漏電保護規定了以上四項功能，筆者認為四項功能過于復雜，管得太寬，如“探測過電流信號，發出聲光信號報警…儲存各種信號和操作試驗信號…等”，這不是漏電報警系統的范圍，而是供配電系統管理的范圍，監控功能重復，不必再去另搞一套;《高規》中還要求針對漏電電流、過電流等，能準確報出故障線路地址，監視故障點的變化，這又將事情復雜化。當前，建筑物的規模愈來愈大，線路和電氣設備愈來愈多，要考慮按照以上標準設置的代價太大，是否值得?

    （2）《規范》又規定，“漏電火災報警系統可獨立設置，也可與火災自動報警系統或BA系統集成”。一個建筑物中，保護系統不應搞得太多，否則過于復雜，不好管理，如沒有特殊需要，應將性質和功能相同或接近的保護系統，盡可能集成為一個系統。

    漏電火災報警系統側重于火災隱患的先兆預警，告訴有關人員去檢查原因和組織維修，不使事故擴大，是屬于線路和電氣設備發生故障的范疇;而火災自動報警系統，側重于火災已經發生，有煙霧或熱量產生，人員需要緊急疏散和組織撲救，是發生火災的緊急信號，這是兩種不同性質但又相互關聯的信號。因此，漏電報警系統是否自成系統或與其它系統(FA系統或BA系統)集成，應視具體工程而定。

    1）一般建筑物：在漏電監測點不太多的情況下，可以與火災自動報警系統相連接。因為在需要裝設漏電保護的區域或場所，一般都設有消防火災自動報警系統，漏電保護裝置的動作信號和檢測到的漏電電流(經過變送器)，可以在就近很方便地接入消防輸入模塊，傳送到消防控制室(經常有人值班)，這樣就可充分利用消防系統中的設備資源和人力資源，也便于集中統一管理，節省大量投資。但這兩種信號的顯示應有明顯的區別。

    2）大型建筑物：在漏電監測點比較多的情況下，需要設置獨立的漏電監測報警系統作為電氣設備監控系統中的一個子系統，進行BAS管理，不宜與火災自動報警系統相連，避免火災自動報警系統受到過多的干擾。

    3、漏電保護裝置裝設在單相或三相上，其檢測到的電流是不同的

    為了使裝設的漏電保護裝置能達到防止電氣火災的目的，對裝設的方式是否合適，裝設單相漏電保護還是裝設三相漏電保護呢應做具體分析。

    3.1漏電保護裝置裝設在單相上

    單相線路上裝一個電流互感器，作為檢測漏電電

    （1）正常情況：單相配電系統的正常泄漏電流等于通過漏電保護裝置的相線電流和中性線電流瞬時值的矢量和。

    （2）事故情況：相線發生非金屬性單相接地短路(對地產生電弧)，設接地短路電流為d，則漏電電流

    由此可見，單相配電系統事故時的泄漏電流，等于通過漏電保護裝置的相線電流和中性線電流瞬時值的矢量和，亦即是漏電保護裝置的檢測裝置裝設在單相上，在正常情況，可以檢測到線路和設備的正常泄漏電流，事故時又能檢測到正常泄漏電流和接地短路電流兩部分電流的矢量和，當ILΣ的有效值大于漏電保護裝置動作電流的設定值時，漏電保護器動作，發出信號或脫扣跳閘。

    3.2漏電保護裝置裝設在三相上

    三相線路上裝一個大電流互感器，作為檢測漏電電流的探測元件，使三根相線和中性線都穿過電流互感器。

    （1）如供電系統無故障，亦無正常泄漏電流(理想情況)時，不論供電系統是否平衡，漏電保護裝置檢測到的電流均為零

    （2）事實上，三相線路和設備正常時總有一些正常泄漏電流

    （3）假如三相正常泄漏電流平衡

    此時三相漏電保護裝置檢測到的正常泄漏電流為零;

    （4）假如三相正常泄漏電流不平衡

    此時三相漏電保護裝置檢測到的電流為三相不平衡的正常泄漏電流，其大小與不平衡程度有關。

    （5）在三相正常泄漏電流平衡時

    此時檢測到的是不平衡的正常泄漏電流及事故短路電流的矢量和，其電流大小應視不平衡的程度而定。在某種情況下，三相檢測到的電流可能會比事故相的短路電流或**相的不平衡電流還小，不能反映每相真實的漏電電流的情況。

    從以上分析可以得出以下結論:

    （1）在單相配電系統中，單相漏電保護裝置正常時，檢測到的電流為線路和設備的正常泄漏電流，發生單相非金屬性接地短路時，檢測到的電流為正常泄漏電流和接地短路電流的矢量和。

    （2）在三相正常泄漏電流平衡的情況下（理想情況），三相漏電保護裝置檢測到的電流為零；在三相正常泄漏電流不平衡的情況下，三相漏電保護裝置檢測到的是三相不平衡的正常泄漏電流。

    （3）目前生產的三相漏電保護裝置的探測器（或三相漏電斷路器）的檢測漏電電流的原理，大多是所有相線和“N”線都穿過一個電流互感器，其額定漏電動作電流（額定剩余動作電流）是按采集到的三相不平衡電流設定的，如用在三相進線、單相配電的情況，三相漏電斷路器的動作不能反映各相實際的漏電情況，有可能漏電保護裝置或漏電斷路器還未動作，但有的相線漏電電流可能已超過引發火災電流的最小限值，因此以上結構的三相漏電保護裝置或三相漏電斷路器，適用于在三相正常泄漏電流平衡或基本平衡的回路中。

    （4）重要場所中，平時需要監控每相正常泄漏電流的變化；事故時又要監控全部的漏電電流。

    此時漏電保護的檢測裝置應具有三個獨立的電流互感器或三個單相的漏電斷路器，并分別裝設在每個相線上，每相的“N”線必須通過各自的電流互感器。

    4、漏電火災報警系統的設計

    4.1漏電保護在一般住宅樓中的裝設

    《住宅規范》GB50096-1999規定：“每棟住宅的總電源進線斷路器，應具有漏電保護功能”。經過多年的實踐，有較多的資料表明，安裝在住宅樓總進線開關處的RCD（其動作電流采用300mA，有的采用500mA），一旦跳閘，維修人員很難找到故障點，在未查清故障并排除故障以前很難合閘，中斷供電時間過長，則影響生活用電，有些地方感到裝了RCD反而不好用，于是將已安裝的RCD又拆卸了。

    筆者認為，以上情況首先應該明確漏電保護的報警信號是預告警信號。《住宅規范》只規定總電源進線斷路器應具有漏電保護功能，并沒有規定一定要跳閘，可以只發預警信號，告訴有關人員去查找問題，組織維修，這就不存在亂跳閘和亂停電的問題。現在的問題是，發出的報警信號往哪里送?報警后，哪個部門來處理?這些組織管理上的問題，需要多方協調解決。

    除以上管理問題外，總斷路器經常跳閘還應考慮以下因素:

    （1）在設計階段，無法實測正常的泄漏電流值，只能按現有資料估算。由于正常泄漏電流與多種因素有關，項目建成后，正常泄漏電流，由于某種因素的影響增大了，超過了原設計漏電保護動作電流的預計值，使漏電斷路器跳閘。因此，項目建成后必須對漏電斷路器按實際的漏電電流進行校驗，亦應采用可調式的漏電斷路器;

    （2）住宅供電，一般采用TN-C系統供電，在進戶處設置重復接地，PE線和N線在此連接并接地，使TN-C系統變成TN-C-S系統，進戶后“N”線應與相線一樣保持絕緣，使建筑物內的“N”線只有一點接地，安裝時不慎，有可能在建筑物內的“N”線與其它的接地裝置或“PE”線相碰接，即形成“N”線的多點接地，產生雜散電流，使RCD誤動;

    （3）有些施工單位錯誤地認為，“PE”線和“N”線在重復接地處已經連接并接地了，將“N”線當做“PE”線使用，在連接設備或插座時，將“PE”線和“N”線接錯，使RCD誤動;

    （4）穿管敷線時不文明施工，破壞了導線或電纜的絕緣，留下了接地的隱患。

    一般住宅供電以三相進線單相配電者居多，三相正常泄漏電流一般是不平衡的，裝設在主斷路器處的三相式漏電斷路器或漏電保護裝置，不可能監控每相漏電電流的實際變化，因此建議采取下列方案:

    1）一棟樓中的每個單元一般都有一個電表箱(或總配電箱)，在電表箱內每個用戶出線處裝設單相兩極的RCD，用戶的配電線路和設備均在漏電斷路器的保護范圍內，平時可檢測到每戶漏電電流的變化情況，事故時也反映真實的全部漏電電流，到達設定值時發出信號，不脫扣跳閘，這個方案設備集中，每戶漏電情況直觀，容易發現火災隱患，檢查方便、停電范圍小，投資雖增加一些，但沒有以上缺點，易操作、故障點易發現并好維修。

    2）在總進線處裝設具有三個獨立的電流互感器或三個單相的漏電斷路器，分別裝設在每個相線上，并且每相的“N”線必須通過各自的電流互感器。

    這個方案可直接監控每個相的正常漏電情況，只要其中有一相事故，即可發出預告警信號，停電范圍比（1）稍大一些，但投資小，檢查亦比較方便。

    如果住宅小區有消防控制室(或總值班室)，除單元電表箱上有信號指示外，還可以將每個單元電表箱內的漏電斷路器的動作信號（無源常開接點）接入消防自動報警的輸入模塊。

    一個單元一個地址碼，傳送到消防控制室的消防自動報警控制器，組成一個包括漏電保護在內的消防自動報警系統，漏電斷路器只發出聲光信號，不脫扣跳閘、不停電、不影響生活，如能及時組織維修，即能及時發現電氣火災隱患，能有效防止電氣火災，在消防控制室內的漏電保護信號和火災報警信號的顯示，應有明顯區別。

    4.2漏電保護在高層建筑中的裝設

    高層建筑一般采用干線式供電，干線采用母線槽或分支電纜，電能通過干線和層配電箱，送到各層的用電點，如該層沒有火災危險性大的用戶、人員密集的區域和重要的房間，三根相線的正常泄漏電流相對來說亦較小，而且基本上是平衡的，則可在每層總配電箱的總開關處，安裝三相漏電保護裝置。

    如層內除一般的用戶以外，還有火災危險性較大的場所或重要的房間，如娛樂場所、網吧、重要的檔案庫等，需要隨時監視正常泄漏電流的變化情況，則應在層總配電箱內裝設單相漏電保護裝置。

    此時除漏電保護裝置的預報警無源常開接點，通過消防輸入模塊傳送到消防自動報警控制器外，還應設有通訊總線，將采集到的漏電電流的數值傳送到漏電電流控制機，實現遙測、遙控，集成一個包括漏電火災報警在內的火災自動報警系統。

    高層建筑中的用電設備，除由干線供電外，還有直接從變電所或總配電站用放射式供電的用戶，這些用戶大多是三相用電設備，還有個別的單相用電設備，可根據用電設備的重要性，在供電始端裝設三相或單相漏電保護裝置解決予以，但應注意，一旦漏電保護裝置切斷電源時，會造成事故或重大經濟損失的電氣裝置或場所(如公共場所的疏散通道照明、應急照明，消防電梯及確保公共場所的安全設備，消防電源、防盜照明電源、其它不允許停電的特殊設備和場所)應裝設動作于信號的漏電保護裝置，將信號發給消防值班室，由值班人員視情況采用手動方式處理，確保了重要設備供電的不間斷性和用電的安全性。

    5、結束語

    （1）設置漏電報警系統是防止電氣火災的有效手段，是火災自動報警系統的預報警系統，又屬于供配電系統電氣故障的監控范圍，是否自成系統或歸屬到FA系統還是BA系統，應視工程實際情況而定，不必好大喜全，力求簡單有效；

    （2）根據工程的實際需要，正確選擇單相式或三相式的漏電保護裝置，才能起到應有的作用。

    參考文獻

    2蔣禮堂.也談住宅總進線設置漏電保護.《建筑電氣》2001；4

    3《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-98）

    4《漏電火災報警系統設計統一技術措施》（供討論用）
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