防火漏电报警器在低压配电系统中的应用
摘要：《高层民用建筑设计防火规范》GB50045局部修订条文、强制性国标《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GBl3955都强调了剩余电流动作保护装置在防止因接地故障而引起的电气火灾的防护作用，要求在建筑物内安装剩余电流动作火灾监控系统，本文就此作下探讨。
关键词：漏电保护,防火,装置,报警
一、电气防火的必要性
根据《中国火灾统计年鉴》，我国电气引发的火灾事故逐年剧增，已成为火灾发生的主要原因之一，并在所有火灾起因中居首位。电气火灾占全国火灾总数的比例由20世纪80年代初的10%上升到现在的近50%，造成人身伤亡的数字也十分惊人。2010年全国由于电气火灾事故造成的直接经济损失高达521.7亿元以上，所以加大电气防火的力度势在必行。
通过分析电气火灾的原因，在低压电气线路上加装防火漏电报警是一种行之有效的防范措施。通过防火漏电报警系统，能够准确地监控电气线路的故障和异常状态，提早预警发现电气火灾的隐患，及时报警提醒人员去消除这些隐患，避免火灾给国家经济和人民生命财产造成巨大损失，把电气引发火灾消灭在萌芽状态。
二、防火漏电报警的内容组成及功能特点
防火漏电报警以带激励脱扣器的塑壳式断路器为主开关，另外配备各种采集、记忆、通讯等元器件，集漏电、短路、过载、过压、欠压、防雷、防误合闸、故障类型识别、强制断电等各种保护功能于一体，并具有来电显示、声光报警和本机自检功能。防火漏电报警主要作为剩余电流式电气火灾监控探测器使用，并通过防火漏电报警系统。对电气线路的故障和异常状态进行实时监控，使被动防火变为主动防火，实现集中监控和管理的目标。其主动性功能特点如下：
a、系统启动后首先对电气线路进行全面运行检测，以便及时发现和消除电气火灾隐患。当不存在电气火灾隐患时才允许开关合闸接通，若存在电气故障时提前预警并可以断开回路，未排除电气故障前拒绝合闸接通，确保低压配电系统安全可靠运行。
b、在低压配电系统中，对电气线路的运行状况实行全天候在线自动安全监控，自动跟踪诊断电气故障，分析和识别故障类型，并发出声光和语音报警，通知电气维护人员及时排除故障，把电气火灾隐患消灭在萌芽状态。真正做到“智能监控，防患于未然”。
c、防火漏电报警采用了微电脑(PIC单片机)自动控制技术，取代了传统被动式机械热效应控制技术，全面实现升级换代，分断速度更快，实测数据只有0.04秒，比传统开关动作速度缩短了数倍，分断速度越快，所产生的电气火花就越小，一旦发生故障能快速切断，增强了安全可靠性。
d.系统具备“黑匣子”记忆功能。通过一台电脑在5km范围之内，可对多台防火漏电报警实现远程监控。随时可关断或接通用户供电线路，随时可查询用户供电线路安全用电情况，随时调阅每台防火漏电报警当前或历史运行情况，一旦发生漏电、过载、短路等故障时能准确在电脑界面上显示出发生故障的供电线路具体位置和发生故障的时间。使故障发生的原因一目了然，便于维护和管理。
e.系统采用智能化网络管理。采用RS485/RS422四线制全双工通讯模式，传输距离在5km以内。同时可与烟感、温感或可燃气体探测器及火灾自动报警系统中心实行联动控制，把配电与消防系统有机结合起来，实现双重报警和控制功能，大大提高了对漏电火灾监控的可靠性和保护性，从根本上解决了电气火灾误报和漏报现象，全面主动防御电气火灾事故的发生。
f.系统实行多功能全面保护，除传统的漏电、过载、短路保护外，又增加了防止过压、欠压、雷电感应和误操作等防护措施，以避免对电气设备的损坏，造成不必要的经济损失。
三、防火漏电报警系统设置范围
a、根据建筑物的火灾危险性大小、人员密集程度。下列建筑物的供电干线或电源线路上宜装设防火漏电报警系统：商业楼建筑(包括地下类商业建筑);博物馆、展览馆建筑;影剧院、歌舞、娱乐建筑(包括地下同类建筑);集会、体育类建筑;电信、邮政、财贸金融建筑;餐饮、酒店、旅馆建筑;医院、福利院、幼儿园、学校等建筑;易燃、易爆场所及建筑;公寓、居住建筑;图书馆、档案馆、书库建筑;省级及省级以上文物保护建筑或场所;其它火灾危险性大、人员密集的场所及建筑。
在设计过程中，应对上述建筑内的防火区域作出合理的分布设计，确定适当的控制保护范围。
b、根据因停电会造成重大经济损失及不良社会影响的下列电气装置或场所应安装防火漏电报警系统：公共场所的应急电源、通道照明;确保公共场所安全的设备;消防设备的电源，如消防电梯、消防水泵、消防通道照明;防盗报警的电源;其它不允许停电的特殊设备和场所。
为防止人身电击事故，上述场所的负荷末端保护不得采用报警式剩余电流保护装置。为防止电气火灾发生装设防火漏电报警系统，其剩余动作电流的预定值和预定动作时间，应满足分级保护的动作特性相配合的要求。
四、防火漏电报警的安装位置分级确定
分级保护的定义：剩余电流动作保护装置分别装设在电源端、负荷群首端、负荷端，构成两级或以上串接保护系统，且各级剩余电流动作保护装置的主回路额定电流值、剩余电流动作值与动作时间协调配合，实现具有选择性的分级保护。
根据用电负荷和线路具体情况的需要，一般可分为两级或三级保护。在总电源端、分支线首端或线路末端装设剩余电流保护装置，(如下图所示)。
二级保护：一级保护和末级负荷;
三级保护：～级保护、中间保护和末级保护;
对于防火漏电报警系统宜加设于一级保护和中间保护，末级保护则直接采用剩余电流动作保护装置(剩余电流断路器)，一般采取直接动作于跳闸的方式，而无须接入漏电报警系统内。其系统如下：(以三级保护为例)
若在第一级、中级保护不加设漏电火灾保护装置，仅采用剩余电流动作断路器。(本文第一级(A)采取500mA，中间级(B)采用300 mA)，分析如下：
供电连续性受到影响，停电影响面大。当b段漏电电流大于300mA，B动作，ll区失电;当a段漏电电流大于500 mA时，A动作，故I、II、Ⅲ、lV区均失电;此种情况虽安全得到了保障，但其供电的连续性遭到了破坏，同时停电范围也很大。这样就会影响到企事业单位的正常用电。
当b段的漏电电流在200～300 mA之间，a段的漏电电流在400～500mA之间时，A、B均不动作，而因漏电电流所引起的接地故障电弧依然存在，电弧由于高温产生的热量不断的向周围传递，达到一定值后，极易引起火灾。
五、防火漏电报警的剩余电流与动作时间确定
防火漏电报警剩余动作电流值的确定应趋向于准确合理，各级剩余动作电流值与动作时间应协调配合，实现具有动作选择性的分级保护。根据《剩余电流动作保护装置安装和运行》(GB13955第5.7.5条：“选用的剩余电流保护装置的额定剩余不动作电流，应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍”的规定，额定剩余动作电流应考虑正常运行时的最大泄漏电流，并留有充分裕量;配电线路正常运行时的泄漏电流，包括线路本身的泄漏电流和用电设备的泄漏电流两部分，两者之和即为确定额定剩余动作电流与校验额定剩余不动作电流的依据。根据GB13955第5.7.4条：“上下级剩余电流保护装置的动作时间差不得小于O.2s”的规定，来确定各分级保护间的动作时间差，下级动作时量间应小于上级动作时间，以避免误动作或扩大停电范围。
当确定选择两级分级保护时，设在低压配电室引出的配电干线回路首端的第一级保护，额定剩余动作电流为400～1000mA，动作时间为O.5～1s;设在各防火分区、功能分区和楼层的总(分)配电箱电源进线处，或末端配电箱的进线处的第二级保护，额定剩余动作电流为200～400mA，动作时间为O.3～O.5s;设在末端配电箱分支线回路上的第二级保护，主要作为间接接触防护，额定剩余动作电流小于或等于30mA，动作时间小于或等于0.1s。
当确定选择三级分级保护时，设在低压配电室引出的配电干线回路首端的第一级保护，额定剩余动作电流为600～1000mA，动作时间为017～1s;设在各防火分区、功能分区和楼层的总(分)配电箱电源进线处的第二级保护，额定剩余动作电流为200～600mA，动作时间为0.5～0.7s;设在末端配电箱的电源进线处的第三级保护，额定剩余动作电流为200～400mA。动作时间为O.3一O.5s;设在末端配电箱分支线回路上的第三级保护，主要作为间接接触防护，额定剩余动作电流小于或等于30mA，动作时间小于或等于0.1s。
六、防火漏电报警系统的实际应用
防火漏电报警系统由防火漏电报警、集线器、中继器、转换器、台式监控主机或电脑等设备组成。系统采用RS485/RS 422四线制全双工通讯模式，即采用四总线与集线器相连接，每集线器可连接48台防火漏电报警，集线器间采用通讯总线与中继器、转换器和台式监控主机联网，共可连接多台防火漏电报警，无须中间区控器，直接通过126 Sale Electric Application/No.66/February 2008智能远程监控的功能，实现集中监控和管理的目标。
七、总结
在低压电气线路上安装防火漏电报警这是有效可行的方法。通过防火漏电报警系统，能够准确地监控电气线路的故障和异常状态，并报出故障线路地址。监视故障点的变化，随时储存和记录故障信息情况，提早发现电气火灾的隐患，及时报警提醒人员去消除这些隐患，避免电气火灾发生，把电气火灾的消灭在萌芽状态。
通过防火漏电报警系统的设置，使低压配电系统的保护功能更加完善。采用通讯接口与火灾自动报警系统联网运行，实现双重报警和控制功能，将成为漏电防火发展的必然趋势。由于漏电防火设计应用在目前还是一个新课题，虽然国家规范对其提出了更高要求，但漏电火灾报警系统现处于刚刚起步阶段，现有市场上产品或多或少存在一些与规范、设计、使用过程中不相适应等问题，但随着技术的不断进步，笔者认为这些问题会得到很快的解决，更好地为国家和人民的生命财产安全保驾护航。