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火灾漏电报警系统哪些应该设计求依据

日期:2020-02-22编辑作者:使用说明

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  展开全部近年来电气火灾事故居高不下,以2005年为例,十大火灾中死亡人数最多的两起吉林省辽源市中心医院特大火灾、汕头华南宾馆特大火灾,均为电气火灾,有关专家积极呼吁尽快采取有效的技术防范措施,遏制电气火灾的上升势头,政府有关部门也非常重视,相继制订或修改了有关标准规范,要求在建筑中设置漏电火灾报警系统。《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005版)局部修订条文9.5.1条、强制性国标《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB13955-2005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。可以说,预防建筑电气火灾,设置漏电火灾报警系统的国家标准和规范已经基本齐全(还有有关的其他规范正在报批中),今后有关场所设计、应用漏电火灾报警系统将越来越多。目前,熟悉这一新型报警设备的设计、施工技术人员亦较少,实际工作中遇到的困惑也较多,本文就此作一肤浅探讨,以期抛砖引玉。

  防火漏电电流动作报警器(简称“漏电报警器”):当主回路中的漏电电流超过给定值时能发出报警信号的装置,它由漏电互感器和漏电报警控制器组成。

  随着技术的发展,传统分散设置的单个漏电报警器逐渐演变为网络化集中管理的电气火灾监控系统,国家有关部门及时修订了标准,新颁发了GB14287-2005标准,将于2006-06-01实施。新标准将“防火漏电电流动作报警器”更名为“电气火灾监控系统”,并细分为3部分,第1部分:电气火灾监控设备,第2部分:剩余电流式电气火灾监控探测器;第3部分:测温式电气火灾监控探测器。相关定义如下:

  电气火灾监控系统:当被保护线路中的被探测参数超过设定值时,能够发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统,它由电气火灾监控设备、电气火灾监控探测器组成。

  电气火灾监控探测器:探测被保护线路中的剩余电流、温度等电气火灾危险参数变化的探测器。

  电气火灾监控设备:能接收来自电气火灾监控探测器的报警信号,能发出声、光报警信号和控制信号,指示报警部位,记录并保存报警信息的装置。

  “漏电”在国际上的通用术语是“剩余电流”,其它有关国家标准也称“剩余电流”,因此新标准统一称“漏电”为“剩余电流”。与此对应,《漏电保护器安装和运行》GB13955-92也升级为《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB13955-2005,自2005年12月1日起实施。

  剩余电流动作电气火灾监控系统:用监测剩余电流的互感器、剩余电流探测器、报警器或控制器构成的电气火灾实时监测并实施报警或切断电源的装置。

  可见,GB14287电气火灾监控系统的探测器不仅仅包括剩余电流式电气火灾监控探测器,还包括近年新出现的测温式电气火灾监控探测器。高层民用建筑设计防火规范》GB50045(2005版)中有关条文要求设置的漏电火灾报警系统就是GB13955定义的“剩余电流动作电气火灾监控系统”,也就是仅由GB14287.2:剩余电流式电气火灾监控探测器构成的电气火灾监控系统。

  目前,漏电火灾报警系统的设计主要依据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2005局部修订条文:9.5.1高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。

  此外,报批中的新版《建筑设计防火规范》11.2.7条:商店、剧院、电影院、体育馆等人员密集场所宜设置漏电火灾报警系统。新制定并已在报批中的《建筑电气火灾预防要求和检测方法》有关条文也明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器”。

  规范条文用词为“漏电火灾报警系统”,表明应该是一个联网的整体装置,是一个完整系统,是对应GB14287-2005标准的要求,而不是以往分散设置的单个漏电流报警器或传统漏电开关可以胜任的。高规条文说明中,也特别强调“这些设备要采用国家消防电子产品质量监督检验中心检测合格的产品,以确保质量安全”,可见并非是使用普通漏电开关就可以的,许多电气设计人员往往有此错误倾向。

  关于“宜”字的把握,规范用词说明指出:表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样作。可见,“宜”原则上是首先要考虑设置的,没有特殊情况,没有经消防主管部门同意,是不能随便选择取消设置的。

  由于《高层民用建筑设计防火规范》是建筑设计规范,并非漏电火灾报警系统产品国家标准,也并非专门的漏电火灾报警系统设计、家用无线报警器主机施工验收规范,因此,条文要求比较粗,造成目前漏电火灾报警系统设计、施工、验收没有明确条文依据,各自凭自己的理解执行,五花八门,势必影响到漏电火灾报警系统工程的顺利施工和运行,影响其电气火灾监控功能的正常发挥。

  2.2.1《剩余电流动作保护装置的安装和运行》是漏电火灾报警系统设计和安装使用的重要标准

  笔者以为,从长远看,制定专门的漏电火灾报警系统设计、施工验收规范是有必要的,或将有关内容加入到《火灾自动报警系统设计规范》GB50116、《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166中,但目前或今后相当长一段时间,还将面临上述“混乱”。目前,以国家最新的《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB13955-2005为标准,并参照GB14287-2005《电气火灾监控系统》有关内容执行,是比较可行的。因《高层民用建筑设计防火规范》2005版要求设置的漏电火灾报警系统就是“剩余电流动作保护装置”中的“剩余电流动作电气火灾监控系统”,本身属于《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB13955-2005的管理范围。

  根据国标《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB13955-2005中关于分级保护的规定,安装剩余电流火灾监控装置时,应对建筑物内防火区域作出合理的分布设计,确定适当的保护范围、预定的剩余电流动作值和动作时间,并应满足分级保护的动作特性要求,缩小故障切断电源时引起的停电范围。因此,设计时首先应对被控配电系统的相关参数有一个比较清晰的了解,研究有关被控配电线路的相关图纸,并将建筑电气的分布情况调查清楚,确定配电设备(配电箱、盘、柜)的位置,把每一个探测控制器分配到相应的配电设备上,根据实际情况确定控制探测器数量配置。为避免重复设置,配置有剩余电流探测控制器的配电箱,一般只使用普通带脱扣的空开,不再使用带漏电保护的空开。

  点位分配原则如下:根据建筑用电负荷和线路具体情况,确定采用二级或三级保护模式;一般所有的二级开关处都要安装剩余电流探测控制器;三级开关是否安装应根据负荷实际情况和建筑用途、火灾危险性等实际情况确定。在确定了探测控制器安装位置后,统计探测控制器的安装总数再根据产品资料选择相应的壁挂、立柜、琴台式集中控制器构成完成的漏电火灾报警系统。集中控制器一般设置在消防中心。

  重要线路,包括消防、安防、应急电源、通道照明线路及不容许停电的重要场所,根据GB139554.6规定,应安装纯报警式剩余电流探测报警器,报警但不切断电源(不控制脱扣),既保证了用电安全又保证了供电的不间断性。

  为防电气火灾,GB13955-2005强调采用分级保护时,电源端或分支线路上的剩余电流保护装置应与末端的剩余电流保护装置的动作特性应当协调配合,实现具有动作选择性的分级保护,避免大面积停电。一般情况下,在电源端或分支线上,应选用低灵敏度延时型或动作特性可调的剩余电流保护装置。而在末端,仍应使用传统无延时的漏电开关,漏电动作电流IΔn≤30mA,额定动作时间Tn<0.1s,高灵敏度、快速动作型,主要用于防人身触电保护,与漏电火灾报警系统是互补关系。

  建筑总进线处安装一个探测控制器(只探测不脱扣控制),并选择参数适合的三相电流探测器和剩余电流探测器(分立式或组合式)。按照国家标准GB14287.2-2005中第二部分:剩余电流式电气火灾监控探测器的4.2.2的规定:探测器报警值不应小于20mA,不应大于1000mA,且探测器报警值应在报警设定值的80%-100%之间。根据此项要求,一般把把总进线mA。

  在每个支路配电柜的二级开关上安装二级探测控制器,选择参数适合的三相电流探测器和剩余电流探测器。

  对于电流和剩余电流探测器的选用,首先推荐四合一(三个电流探测器与一个剩余电流探测器的组合型)探测器。一般根据配电箱塑壳断路器规格就可以选择相应四合一电流探测器的型号与之配合。通常二级配电线路(干线)上的探测报警器应选用额定剩余动作电流IΔn=100~400mA,延时动作时间在0.2~0.5S的产品(注:许多产品的IΔn是可以现场测量后调整的,延时0.2S,拉开动作时间差,可以避免与末端保护同时动作);此外,为适应漏电火灾报警系统对低压配电系统的控制功能,塑壳断路器应配有分励脱扣器,脱扣电压宜为24VDC。为避免报警器至监控中心集中报警器之间的联网总线局部短路造成某一回路或全系统瘫痪,应在回路上增设短路隔离器,一般每3~5个漏电报警器设置一个,也有的产品要求每个总线附录中的延时时间推荐值。

  据不完全统计,目前,国内已有十余个漏电火灾报警系统生产厂家,主要分布在北京、广东等地,实力雄厚,有相当规模的不多,产品品质良莠不齐,这是新产品初期市场的特点。今年下半年国家标准《电气火灾监控系统》GB14287-2005正式执行后,满足《电气火灾监控系统》要求的产品选型将不会存在问题,目前只是新旧标准的转换过渡期。

  第一种是“多功能漏电开关型”,典型代表有广东和福建厂家的产品。其特点是:具有包括剩余电流探测、报警功能在内的扩展多功能,集漏电、短路、过载、过压、欠压、缺相、延时送电、防误合闸甚至防雷等功能于一身,并可以组网实现远程集中监控,外观为盒装,内部将探测器(电流互感器)、电源变换电路、信号处理电路、报警电路、通信连动接口、主回路分断开关(100A以下多用磁保持继电器、100A以上用接触器或空开――塑壳断路器)整合在一起,形成多功能漏电开关。此种类型产品优点:保护功能多,内置电流互感器(包括电流互感器和零序电流互感器),接线少,整合度高、使用方便;缺点:结构复杂、故障率偏高、产品品种不全,由于体积限制,目前最大电流只有225A;因内部包含电源控制开关(断路器),是关键配电产品,还必须通过电气开关类的电气产品3C认证;由于电源线必须通过报警器开关进出,要改动配电箱线路,对改造工程中已经成形并使用中的配电箱(柜)不适用。一般为422通信接口,4线制,没有总线短路保护模块,局部总线短路容易导致全系统瘫痪。

  第二种是电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器(互感器)分离配置型,典型代表有北京多个厂家的产品。电气火灾监控设备通过火灾监控探测器(互感器)采样配电箱(柜)内的电流和漏电流信号经内置单片机系统分析处理后上报消防控制室的集中控制器,并通过塑壳断路器的脱扣装置(或接触器线圈)切断电源。优点:不含电源控制开关,不串入配电系统,只通过互感器取样信号和脱扣控制,无论新工程还是改造工程都比较方便,二总线,有总线短路保护,性能稳定可靠,缺点:监控设备与电气火灾监控探测器(互感器)之间需要敷设RVVP-P/8芯信号线芯脱扣控制线,一般只有剩余电流和过电流探测功能。可以预见,与配电系统相对独立的此种结构形式将会是今后漏电火灾报警系统的主要发展方向。结构原理见图1所示。

  第三种是第二种电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器(互感器)分离配置型的一种特例,只是其总线直接使用普通火灾报警系统的二总线,并省去集中控制器和上位机,由增强的火灾报警控制器整合剩余电流探测报警功能后一并控制。这种类型产品目前只有北京一家火灾报警设备厂家生产。优点:可节省电气火灾监控系统集中控制器和上位机,并节省组网布线,主要节省了竖井线,消防中心一体化监控,界面统一,方便管理。缺点:原来的火灾报警控制系统还需要重新通过GB14287-2005电气火灾监控系统的双重检测认证。组合后,相对复杂的火灾报警系统故障也可能会造成漏电火灾报警系统瘫痪,使得系统可靠性降低。此外,相对于独立设置专业化的漏电火灾报警系统集中管理平台来说,功能和界面要弱一些,对于规模较大的建筑,最好还是设置独立的漏电火灾报警系统为宜。

  根据漏电火灾报警系统产品的选型和工程配电系统特点,一般有以下几种设计方式:

  一般用于新工程在楼层设有专门楼层配电箱的情况。将漏电火灾报警系统的探测控制器与微型塑壳断路器配套用导轨形安装,再将漏电互感器固定在箱内合适位置。或将多功能漏电开关型的产品直接安装在配电箱内部适当位置,将总电源通过该开关(报警器)。

  对新旧(改造)工程都适用,专门安装探测控制器的防火监控箱设在配电箱附近。一般适用4合一电流互感器(3个电流互感器和一个零序电流互感器)。改造工程建议适用开口型的电流互感器(由两半扣合),可以尽量不触动原来配电箱(柜)的内部导线和器件布置。对于在建筑底层集中配电的系统,可将多个壁装式漏电流探测控制器集中安装,整齐美观,并方便总线接入。多功能漏电开关型的产品需要将电源先引入漏电报警开关装置后再接入配电箱。

  直接在配电箱柜面板上嵌入探测控制器,只考虑在柜内适当位置固定漏电互感器(一般在主空开上端或下端),不改动配电柜内部结构,不用增加单独的探测控制器安装箱,美观方便。应在设计中明确提出要求,在施工图会审完毕,由配电柜成套厂考虑预留面板上嵌装漏电流探测控制器的孔。

  根据上述漏电火灾报警系统的特点,漏电火灾报警系统有相当的独立性,但与配电系统密不可分,归入强电系统施工比较便于协调配合。反之,实践证明,归入消防报警系统施工单位施工,则容易扯皮,协调配合困难,加上其对控制柜不熟悉,对互感器安装等比较陌生,施工质量难以保证。对于个别直接使用普通火灾报警系统的二总线漏电火灾报警系统,在与配电柜成套厂家或施工单位充分沟通配合的前提下,可以并入消防报警系统施工单位施工。目前,消防主管部门对漏电火灾报警系统施工单位是否需要具备消防专业承包资质,尚未有明确的界定。

  国家标准《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB13955第6部分“剩余电流保护装置的安装”明确指出:“剩余电流保护装置安装应充分考虑供电方式、供电电压、系统接地型式及保护方式。剩余电流保护装置的形式、额定电压、额定电流、短路分断能力、额定剩余动作电流、分断时间应满足被保护线路和电气设备的要求,在不同的系统接地形式中应正确接线”。

  1)漏电流报警器标有电源侧和负荷侧时,应按规定安装接线)安装漏电流断路器时,应按要求,在电弧喷出方向有足够的飞弧距离。

  3)安装时,必须严格区分N线和PE线,三级四线式或四极四线式电的N线应通过漏电火灾监控系统的电流互感探测器。通过漏电火灾监控系统的电流互感探测器的N线,不得作为PE线,不得重复接地或接设备外露可接近导体。PE线不得接入剩余电流保护装置。

  4)漏电火灾报警系统没有归入配电系统施工单位施工时,双方应充分沟通,协调有关安装方式、尺寸和电气技术参数。新工程使用电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器(互感器)分离配置型产品时,在配电柜(箱)订货时应向厂家明确互感器尺寸,以便于预留安装位置。

  5)《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2005的9.1.1条要求,漏电火灾报警系统应当按照消防用电的规定执行。因此,无论消防中心设置的集中控制器还是现场设置的电气火灾监控探测器都要按照消防用电的规定执行,接入消防用电。

  6)漏电火灾报警系统的电流互感探测器在配电柜(箱)内安装,要特别注意施工安全,要在断电情况下施工,并注意强弱电分开走线,单独敷设电流互感探测器信号线,并应使用带屏蔽的多芯控制线。特别注意防止接错线或搭线,造成强电串入火灾监控探测器中烧毁火灾监控探测器或联网的多个火灾监控探测器。

  7)改造工程一般应将组合式电流/剩余电流探测器置于塑壳断路器下端出线处,当安装不便时,可考虑安装于塑壳断路器的入线)施工单位应配备移动式(手持便携式)剩余电流检测仪,并在调试时先进行配电系统剩余电流的检测,及时排除剩余电流异常情况,并作详细记录。根据GB13955标准5.7.3和5.7.5要求,设定合适的漏电流报警阀值,通常报警设定值取值不小于线路和设备正常运行泄漏电流值的两倍。

  9)根据GB13955标准6。3。7要求,安装完成后必须要有如下的检验项目:按动探测控制器(报警器)上的测试试验按钮,使探测控制器输出脱扣电压,试验塑壳断路器脱扣是否灵敏。此项测试应逐一进行,用试验按钮连续试验3次,应正确动作,消防中心集中控制器应指示报警部位;带额定负荷电流分合3次,均可靠动作,不应有误报警现象;在消防中心集中控制器上手动对各配电箱进行断电测试,应正确无误。

  10)漏电报警系统使用的管理制度:每月需在通电状态下,按动试验按钮,检查漏电保护器动作是否可靠。雷击或其它不明原因使漏电保护器动作后,应作检查。漏电保护器动作后,经检查未发现事故原因时,允许试送电一次,如果再次动作,应查明原因找出故障,不得连续强行送电。严禁跨接、短接使用剩余电流动作保护器。

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