漏电火灾报警系统设计及设备选型
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作者: 吴德新
[摘要] 论述了漏电火灾报警系统的组成和各部分的功能，并对漏电火灾报警系统的设计和设备选型提出建议和看法。
[关键词] 漏电火灾报警系统 电气消防数字监控终端 消防火灾自动报警系统 设计 选型
1 问题的提出
频频发生的各类火灾事故中，大部分都是电气火灾。电气火灾中尤以短路、过载、电弧引发的火灾居多。根据公安部消防局电气火灾原因技术鉴定中心的历年统计资料来看，电气火灾大部分是由短路直接或间接引起的。电气火灾已成为人类安全隐患的主要杀手之一。
据消防部门调查确认，电气引发的火灾事故现场多数是装有断路器、漏电开关等保护装置的。但为什么火灾事故还是频频发生呢？主要原因是因为随着用电负荷的不断增加和用电环境的日益复杂，传统的用电保护模式如保险丝、漏电开关、断路器等保护装置技术严重滞后，加上功能单一，缺乏综合安全防护和火灾监控功能。因此，当供电线路出现漏电、过载、短路、过压、缺相等故障时，传统的保护措施就有点力不从心，很难作出快速准确的反应，无法从根源上杜绝火灾的发生。
为此，自2005年10月1日起实施的《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）新增了漏电火灾报警系统。漏电火灾报警系统是一种集现代计算机技术、通讯技术、网络技术、数字化监控技术而形成的具有成熟保护功能的系统。漏电火灾报警系统能有效地对漏电及由于漏电可能引起的火灾进行预报和监控，能够准确监控电气线路及终端的故障和异常状态，实现远传远控和报警显示，能及时发现火灾隐患，及时报警并提醒人员消除隐患，真正做到防患于未然。
2 漏电火灾报警系统的构成
漏电火灾报警系统分为软件支持系统和硬件执行系统两部分。
软件支持系统是支持硬件系统合理有效运行的系统，基于windows98系统或windowsXP系统平台、RS485规约和C-BUS总线模式的应用管理软件系统，属于完全开放式系统，与传统火灾报警系统应彻底兼容。
执行硬件系统包括集中报警控制器、中继器、火灾数字监控终端、计算机和打印设备等，详见图1。
集中报警控制器是漏电火灾报警系统集中报警控制中心，完成与各个数字监控终端的信息通讯，特征矢量（电流、电压、漏电电流等）的显示，指示地址及远程控制（控制数字监控终端的分、合闸操作）的功能。内置计算机串行通信接口，支持RS485协议规则，与计算机和打印机等相连。
中继器是信号的收发增强单元。只有当数字监控终端相距集中报警控制器超过一定距离时加装中继器。
火灾数字监控终端是执行硬件系统的功能执行单元，具有在线监控、远程通信和功能执行等功能，是漏电火灾报警系统的核心组件。在系统设计上，每一个监控终端对应一个ROM存储器，记录终端地址、终端电流、电压、漏电电流当前值、故障特征及发生故障历史纪录，维修历史记录等信息。电气消防数字监控终端根据单相和三相回路又分为二线制式终端和三相四线制监控终端。二线制式电气消防数字监控终端是漏电火灾报警系统的远端监控单元，执行终端配电故障精确检测、类型识别、译码解码、在线通讯、远程控制等功能，设有I/O输入输出端口，支持RS485协议规则。三相四线制火灾数字监控终端采用了单片机控制技术，能实时、准确在线监控供电线路的运行情况。一旦线路出现漏电电流达到设定值时，数字监控终端能立刻启动保护程序，发出指令切断（/不切断）供电线路，防患于未然，并发出声光报警。同时与之相连接的计算机监控中心联动报警。专用CPU是三相四线制火灾数字监控终端的核心组件，实时监控系统软件，切实做到故障的实时有效识别和有效处理。
3 漏电火灾报警系统设计要点
3.1 掌握设计的范围
《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95，2005年版)规定，“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。”
需要考虑漏电火灾报警的，住宅设计限定在每栋住宅进户主电源开关；公共建筑应为人员密集、装修高级、有易燃物品的场所，达到一定的面积空间或功能区；为了保证人身安全，应按低压配电设计规范要求设置漏电流保护，并需要对其中重要的回路实行系统的检测和控制。
漏电火灾报警系统中火灾漏电报警器一般设定漏电动作，保护电流为200mA、300mA、500mA，最大不应大于800mA。根据不同建筑选用不同的档次。根据选定的档次要计算某一面积空间或功能区的漏电流可能的实测值。对于较大的区域可能要设置几个防火漏电报警器。
3.2 设计中必须注意分级保护问题
为防止电气火灾，《剩余电流动作保护装置安装和运行》(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Te＜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(只监测，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(立式或组合式)。按照国家标准《电气火灾监控系统》 (GB14287-2005)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，一般把总进线处的剩余电流定为400～800mA。
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）。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），详见表1、表2；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24V DC。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分支都设。
3.3 漏电火灾报警系统的电源应按消防电源处理
《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95，2005年版)中明确规定，“高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电，应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的规定进行设计，一类高层建筑应按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。”
3.4 设计时还应考虑的因素
要选用合适的防火漏电报警器，最好具备漏电和短路、过电流双重保护的内置塑壳断路器。防火漏电报警器还应具备下述功能：
⑴过、欠压动作保护；
⑵漏电动作保护（一般为漏电动作电流200mA、300mA、500mA可供用户分档选择）；
⑶漏电电流动作数码显示；
⑷过载声光报警动作；
⑸故障动作语音拨号报警；
⑹短路、漏电声光报警动作；
⑺本机动作实时记录（过载、过压、欠压、漏电、外触发）；
⑻三相负载指示（了解负载的用电平衡情况）；
⑼故障类型识别指示；
⑽联动实时记录配电柜内的开关电器（断路器）动作时间；
⑾ 外部控制（远程控制切断负载电源）；
⑿ 可与感温探头、感烟探头、可燃气体探测器联动控制；
⒀ 可与火灾自动报警系统联动，实现远程切断负载电源（24VDC）；
⒁ 故障动作记录并可查询；
⒂ 自检（仅对本机电路进行自检）；
⒃ 专用控制软件，实现微机远程控制循环与多台报警器进行操作和日常管理。
4 设备选型要点
漏电火灾报警系统为具备微机技术、通讯技术的全总线智能型产品，组成分布集散的监控系统，便于设计、施工、布线管理。
4.1 产品应具备标准化接口，监控计算机可对分散的报警器集中调度、控制、保护、监视、显示，达到用电安全管理、控制、保护、分析于一体的通讯智能化系统，并便于实现与消防联动。
4.2 采用大屏幕液晶显示，基Windows平台，全汉化的图形界面，操作人员可通过形象的图形加文字菜单及联机帮助，具有全局事件的响应功能，以动态图像和声音提示系统设备的异常。
4.3 专用组态软件实现网络管理并具有事故记录、状态显示、相电压显示、负载功率显示、漏电动作电流显示、用户负载档案、故障动作语音提示等功能，所有状态均可在微机的浏览界面上显示刷新。
4.4 整个系统具有较高的可靠性、灵敏度、快速响应速度，大容量的记忆存储功能（信号存储时间不应少于12个月）和较高的实用性。
5 结语
设计过程中一定要对规范条文充分理解，结合施工规范要求，并根据所选产品技术要求进行深化设计，使漏电火灾报警系统完全融入整个消防系统。另外，在满足漏电火灾报警系统功能的前提下，设计时要充分考虑利用消防系统原有的管线等条件以节约施工成本。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准. 高层民用建筑设计防火规范（GB50045― 95）.中国计划出版社，2005.
[2] 北京利达英杰电子有限公司. 漏电火灾报警系统设计手册.
[3] JHLD-08漏电火灾监控报警系统.
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