电气火灾探测技术与工程应用

电气火灾探测技术与工程应用第一页，共46页。电气火灾监控系统综述1.电气火灾监控系统定义由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。“漏电”在国际上的通用术语是“剩余电流”。2.电气火灾监控系统的作用准确监控电气线路的故障和异常状态，能有效地预防常见的因漏电导致接地电弧所引起的建筑物电气火灾事故。3.电气火灾监控系统与普通漏电开关的区别

普通漏电开关保护参数由生产厂家在出厂时设定，保护动作时给出一路脱扣信号切断电源，由于现场实际漏电数据不准确，容易导致误动、拒动等非正常动作，不能真正起到保护的作用。电气火灾监控系统第二页，共46页。

普通漏电开关的功能简单，只检测超过固定的漏电值，当开关动作时，已经发生了火灾事故，只能防止火灾事故扩大，不能预防火灾发生。

普通漏电开关能防止由线（相）间短路故障和长时间过载发热（即“短路”和“过电流”）引发的电气火灾，属于被动预防。4.电气火灾监控系统与火灾自动报警系统的关系

火灾报警系统是对火灾初期的烟、温等火灾参数进行探测，通过消防报警和联动控制系统把火灾消灭在初期阶段。电气火灾监控是对通过对电气线路漏电（剩余电流）的监测探测电气火灾，发出报警信号，切断电气线路，防止电气火灾的发生。

电气火灾监控系统与火灾报警系统是相辅相成的，可作为火灾报警系统的一个子系统。电气火灾监控系统第三页，共46页。9.5漏电火灾报警系统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。9.5.2漏电火灾报警系统应具有下列功能：9.5.2.1探测漏电电流、过电流等信号，发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化。9.5.2.2储存各种故障和操作试验信号，信号存储时间不应少于12个月。9.5.2.3切断漏电线路上的电源，并显示其状态。9.5.2.4显示系统电源状态。

GB50045-2005《高层民用建筑设计防火规范》

第四页，共46页。11.2.7下列场所宜设置剩余电流动作电气火灾监控系统：1按一级负荷供电且建筑高度大于50.0m的乙、丙类厂房和丙类仓库；2按二级负荷供电且室外消防用水量大于30L/s的厂房（仓库）；3按二级负荷供电的剧院、电影院、商店、展览馆、广播电视楼、电信楼、财贸金融楼和室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑；4国家级文物保护单位的重点砖木或木结构的古建筑；5按一、二级负荷供电的消防用电设备。

GB50016-2006《建筑设计防火规范》

第五页，共46页。剩余电流动作保护装置指电路中带电导线对地故障所产生的剩余电流超过规定值时，能够自动切断电源或报警的装置，包括各类带剩余电流保护功能的断路器、移动式剩余电流保护装置和剩余电流动作电气火灾监控系统、剩余电流继电器及其组合电器等。剩余电流动作电气火灾监控系统：

用检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。

剩余电流动作保护装置第六页，共46页。4.4.1分级保护方式的选择应根据用电负荷和线路具体情况的需要，一般可分为二级或三级保护。各级剩余电流保护装置的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。4.6

报警式剩余电流保护装置的应用

对一旦发生剩余电流超过额定值切断电源时，因停电造成重大经济损失及不良社会影响的电气装置或场所，应安装报警式剩余电流保护装置。

a)

公共场所的应急电源、通道照明；

b)

确保公共场所安全的设备；

c)

消防设备的电源；

d)

防盗报警的电源；

e)

其他不允许停电的特殊设备和场所。

GB13955-2005剩余电流动作保护装置的安装和运行

第七页，共46页。5.7.4在采用分级保护方式时，上下级剩余电流保护装置的动作时间差不得小于0.2S。5.7.6除末端保护外，各级剩余电流保护装置应选用低灵敏度延时型的保护装置。且各级保护装置的动作特性应协调配合，实现具有动作选择性的分级保护。附录B.7剩余电流保护装置的分断时间表B5.4二级保护最大分断时间：一级保护0.3s；末级保护≤0.1s表B5.5三级保护最大分断时间：一级保护0.5s；中级保护0.3s；末级保护≤0.1s

延时型剩余电流保护装置只适用于间接接触保护，IN＞0.03A。延时型剩余电流保护装置的延时时间优选值为：0.2，0.4，0.8，1，1.5，2s。GB13955-2005剩余电流动作保护装置的安装和运行

第八页，共46页。5.2.4剩余电流动作保护器5.2.4.1为防止电气设备和线路漏电火灾，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，其额定剩余电流动作值应根据保护区域内电气线路的正常漏电流选定。5.2.4.2安装的剩余电流动作保护器、断路器或报警装置与末端的保护关系已形成分级保护。分级保护应符合GB13955第4.4.1款的规定。5.2.4.3剩余电流动作保护器的安装应符合GB13955第6章的有关规定。5.2.4.5具有监控报警功能的剩余电流动作报警器应符合GB14287.1的有关要求。建筑电气火灾预防技术要求和检测方法

第九页，共46页。低压成套配电装置一般指低压配电屏（柜）、配电箱和控制箱，内部安装有刀开关、熔断器、低压断路器、交流接触器和热继电器等开关保护电器及测量指示仪表。低压成套配电装置在低压配电系统中，起控制、保护和测量电路的作用。低压配电屏——按结构特点分为开启式与封闭式，按安装特点分为固定式和抽屉式。配电箱或控制箱——按用途分为动力配电箱、动力控制箱、照明配电箱。低压成套配电装置第十页，共46页。低压配电屏（柜）：在配电系统图中用AA表示，设置在建筑物的低压配电室。按用途可分为电源进线屏、受电屏、联络屏、馈电屏和照明屏等几种类型。受电柜——配电系统的总开关，从变压器低压侧进线，控制整个系统。馈电柜——直接对用户的送电设备，控制各用电单元。低压配电屏（柜）第十一页，共46页。动力配电箱：在配电系统图中用AP表示；主要用于交流500V及以下三相动力配电，箱内安装有刀开关、组合开关、熔断器、低压断路器、交流接触器等低压电器。多采用悬挂式结构。应急动力配电箱：在配电系统图中用APE表示。照明配电箱：在配电系统图中用AL表示；主要用于交流500V及以下非频繁操作的照明配电，箱内装有漏电保护断路器。一般采用封闭式箱体，有悬挂式和嵌入式两种安装方式。应急照明配电箱：在配电系统图中用ALE表示。低压配电箱（柜）第十二页，共46页。低压断路器（空气开关）：在电路正常工作情况下接通、承载和分断工作电流，在过载故障和短路故障条件下，接通、承载一定时间和分断故障电流的开关电器。按结构形式分为框架式（万能式）和塑料外壳式（装置式），如DW系列、DZ系列。塑料外壳断路器主要由导电触头系统（主触头、弧触头和副触头）、灭弧系统、保护系统（过载保护、短路保护、欠压保护）、操作系统、外壳等部分组成。框架式主要用于配电系统中的主断路器，塑壳式主要用在配电网络中分配电能和作为线路及电源设备的控制与保护。

如：C65N-16/3PNC100H-100/3PCM1-160M/3310智能化断路器：采用单片机为核心，实时显示各种电气参数(电流、电压、功率、功率因数等)，对电路进行在线监视、自行调节、测量、试验、自诊断、可通信等功能，能够对各种保护功能的动作参数进行显示、设定和修改，保护电路动作时的故障参数能够存储在非易失存储器中以便查询。低压断路器第十三页，共46页。脱扣器是低压断路器中用来接受信号的元件。若线路中出现不正常情况或由操作人员或继电保护装置发出信号时，脱扣器会根据信号的情况通过传递元件使触头动作掉闸切断电路。低压断路器的脱扣器一般有过流脱扣器、热脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器等几种。低压断路器投入运行时，操作手柄已经使主触头闭合，自由脱扣机构将主触头锁定在闭合位置，各类脱扣器进入运行状态。分励脱扣器用于远距离操作低压断路器分闸控制的附件，它的电压可与主电路电压无关。当电源电压等于额定控制电源电压的70％-110％之间的任一电压时，就能可靠分断断路器。分励脱扣器是短时工作制，线圈通电时间一般不能超过1S。脱扣器第十四页，共46页。低压断路器原理第十五页，共46页。配电箱组成部件主断路器零母排分断路器接地母排主母线第十六页，共46页。照明配电箱主要结构分为箱壳、面板、安装支架、中性母线排、接地母线排等部件。箱内主要电器元件及其保护功能：微型断路器(MCB)：用作进线主开关或出线分开关、对配电线路提供过载和短路保护。隔离开关：通常用作进线开关，作电源分、合隔离之用。漏电保护器：一般选用漏电动作电流为30mA作对人身触电安全保护。浪涌保护器（SPD）：用以限制从电源线路传导的雷电过电压。动力配电柜主要组成部件：基本骨架、仪表、主母线、零母排、接地母排、电器元件、隔板、封板、左右侧板、底板、顶板、门、吊环以及铭牌。配电箱组成部件第十七页，共46页。低压配电系统图中一般包括竖向干线图与配电屏、配电箱回路图，其中竖向干线图相当于火灾自动报警系统中的系统图，可以看出各楼层的配电箱分布情况及与低压配电屏的竖向干线连接。配电屏、配电箱回路图详细描述了低压断路器的参数、馈电回路的用户及计算电流、输出电缆。对于电气火灾监控探测器的统计，可先从竖向干线图中的低压配电屏（一级）开始，对于每个馈电回路原则上应设置一只剩余电流互感器，额定电流（孔径）的选择根据回路图中的回路计算电流及输出电缆确定。电气火灾监控探测器的数量根据一个配电屏内互感器数量确定，按1只探测器带2~3只互感器进行计算。探测器、互感器统计方法第十八页，共46页。探测器、互感器统计方法第十九页，共46页。探测器、互感器统计方法第二十页，共46页。探测器、互感器统计方法回路1N11N21N31N41N51N61N71N8用户A1分区排烟风机C1分区排烟风机消控中心A1分区通风设备C1分区通风设备C1分区照明B1分区照明A1分区照明计算电流20.910.459.523.4216.1430.5160.3840.2输出电缆YVJ(5*10)YVJ(5*10)YVJ(5*10)YVJ(5*10)YVJ(5*10)YVJ(5*16)YVJ(4*25+1*16)YVJ(5*16)互感器25或4525或4525或4525或4525或454545或6545探测器1#2#3#1AA1馈电屏的馈电回路

500V铜芯绝缘导线的成品外径导线截面mm22.54610162535507095120150185240成品外径mm5.05.56.27.88.810.611.813.817.320.821.723.024.227.2互感器25456580100第二十一页，共46页。探测器、互感器统计方法第二十二页，共46页。一级保护部分的探测器、互感器统计结束后，需要根据配电屏回路用户、配电箱回路图进行二级保护设计。原则上配电屏馈电回路（干线）用户多于1个配电箱的，该回路每个配电箱应设置剩余电流互感器。用户只有1个配电箱的根据配电箱的回路（支线）用户进行确定，输出为单相的不需要重复设置；具有多个三相用户的在每路输出设置二级保护。探测器、互感器统计方法第二十三页，共46页。例1：1N4回路的用户为APF1-1、APF1-2、APF1-3，且APF1-1、APF1-2、APF1-3输出只有1路，则应在此3个动力配电箱处均应设置1只探测器和1只互感器。但如APF1-2的输出有FJAP1、FJAP2，则应在APF1-2的两个输出回路（支线）各设置1只互感器。 例2：1N3回路的用户为ATX1-1且ATX1-1输出均为单相，则不需要在ATX1-1处设置二级保护。探测器、互感器统计方法第二十四页，共46页。探测器、互感器统计方法第二十五页，共46页。探测器、互感器统计方法第二十六页，共46页。探测器、互感器统计方法第二十七页，共46页。探测器、互感器统计方法二级配电柜XTAP1（风机消防动力柜）的回路用户

回路12345678用户3#楼排烟风机3FJAP13#楼排烟风机3FJAP23#楼排烟风机3FJAP3地下室排烟风机FJAP1地下室排烟风机FJAP2地下室排烟风机FJAP3地下室双电源箱WAPE备用输出电缆YVJ(5*10)YVJ(5*10)YVJ(5*4)YVJ(5*16)YVJ(5*10)YVJ(5*10)YVJ(5*16)互感器25或4525或45254525或454545探测器1#2#3#第二十八页，共46页。探测器、互感器统计方法

可在XTAP1的各回路输出电缆上设置互感器，也可在回路用户（各配电箱）的进线处设置，差别在于剩余电流监控探测器的数量，前者只需3只探测器，后者需要7只探测器。对于现场末级动力配电箱集中设置的情况，如3FJAP1、3FJAP2、3FJAP3在同一位置紧靠，则也可将剩余电流监控探测器安装在末级动力配电箱处，将3个互感器接入。第二十九页，共46页。探测器、互感器统计方法第三十页，共46页。定义：探测被保护线路中可能引发电气火灾危险的剩余电流参数变化的探测器”。分为独立式探测器（具有监控报警功能）和非独立式探测器，独立式可以单独设置，非独立式必须与电气火灾监控设备联用。功能要求：当被保护线路剩余电流达到报警设定值时，应在60s内发出报警信号；报警值不应小于20mA，不应大于1O00mA，且报警值应在报警设定值的80％～100％之间；对于独立式探测器，应有工作状态指示灯和自检功能；在报警时应发出声、光报警信号，并予以保持，直至手动复位。GB14287.2-2005剩余电流式电气火灾监控探测器第三十一页，共46页。圆孔闭合式适用于新建工程电缆

CTZ-FL-25/45/65/80/100/1502000：1方孔闭合式适用于新建工程母线排

CTZF-FL-1020/1025/1432/1832/2245/3045圆孔对开式适用于改造工程电缆

HCT26K/45K/60K/90K2000：1方孔对开式适用于改造工程母线排

CTZFK-830/1230

10000：1剩余电流互感器第三十二页，共46页。1.工作原理相线L（或三相LA、LB、LC）和零线N同时穿过剩余电流互感器，在没有漏电的情况下它们的电流矢量和（即剩余电流）为0。当相线或零线通过非预期负载（例如绝缘破损受潮）对大地连接产生电流时，剩余电流便有一个数值。2.基本要求负载侧出线端（穿过剩余电流互感器后）的线路必须是独立的，不能与保护区域以外的其他线路“共零”或有任何电气连接。线路的相线和零线必须同时穿过剩余电流互感器，而保护地线（PE）不能穿过。零（N或PEN）线不允许重复接地。3.接线

应先断开三相或单相电源线，将火线（A、B、C）、零线（N）一起穿入剩余电流互感器的孔内，然后把电源线接好，再将互感器的信号线与剩余电流探测器连接。剩余电流互感器第三十三页，共46页。独立使用时可通过跳线设置各通道的报警门限。

有脱扣输出、报警输出两组继电器供选择使用，独立使用时可通过输入模块将报警信号接入火灾报警控制器作为监管输入信号进行检测。剩余电流报警值：100mA~800mA（步进100mA，监控设备设置）独立工作：200mA~800mA（步进200mA，跳线设置，出厂设置200mA）模拟报警：端子7对任一路互感器输入“+”短接，相当于400mA漏电流。J-EI6710型电气火灾监控探测器第三十四页，共46页。J-EI6710型电气火灾监控探测器插针名称说明设置实现功能备注XP1独立工作跳线独立式探测器

XP2、XP3第1路报警门限无跳线1通道报警电流200mA出厂设置XP2跳线1通道报警电流400mA

XP3跳线1通道报警电流600mA

XP2、XP3跳线1通道报警电流800mA

XP4、XP5第2路报警门限无跳线2通道报警电流200mA出厂设置XP4跳线2通道报警电流400mA

XP5跳线2通道报警电流600mA

XP4、XP5跳线2通道报警电流800mA

XP6、XP7第3路报警门限无跳线3通道报警电流200mA出厂设置XP6跳线3通道报警电流400mA

XP7跳线3通道报警电流600mA

XP6、XP7跳线3通道报警电流800mA

XP8、XP9温度报警门限

预留XP10脱扣输出无跳线持续脱扣输出出厂设置跳线脉冲（3秒）脱扣输出

XP12、XP13脱扣延时无跳线无延时出厂设置XP12跳线延时10秒动作

XP13跳线延时20秒动作

XP12、XP13跳线延时30秒动作

第三十五页，共46页。独立使用时可通过菜单（密码456）设置各通道的报警门限。

有脱扣输出、报警输出两组继电器供选择使用，独立使用时可通过输入模块将报警信号接入火灾报警控制器作为监管输入信号进行检测。剩余电流报警值：100mA~800mA（步进100mA，监控设备设置）脱扣输出：0：报警后持续输出；1：报警后脉冲（3s）输出。延时时间：0~30秒可任意选择。模拟报警：端子15“测试”对任一路互感器输入“+”短接，相当于400mA漏电流。J-EI6720型电气火灾监控探测器第三十六页，共46页。

监控报警功能：两个回路254点

联动控制功能：16点

故障检测功能

屏蔽功能

网络通讯功能：具有RS-2325通讯接口可连接电气火灾图形监控系统。

系统测试功能

历史记录功能EI-DB6700型电气火灾监控设备第三十七页，共46页。GB13955“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”。必须严格区分N线和PE线，三级四线式或四极四线式的N线应通过剩余电流互感探测器。通过剩余电流互感探测器的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。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。

安装注意事项第三十八页，共46页。

消防中心设置的控制器及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。剩余电流互感探测器在配电柜（箱）内安装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，并应使用屏蔽线或双胶线。探测器有强电（电源）和弱电（总线、互感器）端子，应按规定安装接线，防止接错线或搭线，造成强电串入烧毁探测器。改造工程一般应将剩余电流互感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端。建议选用开口型的电流互感器（由两半扣合），尽量不触动原来配电箱（柜）的内部导线和器件布置。负荷侧的N线只能作为中性线，不能与其它回路共用,不能重复接地。安装注意事项第三十九页，共46页。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。一般可将三级保护分别设定为400~800mA、200~400mA、100~200mA。使探测器输出脱扣电压，试验塑壳断路器脱扣是否灵敏。连续试验3次，应正确动作，消防中心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；在消防中心控制器上手动对各配电箱进行断电测试，应正确无误。

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。安装注意事项第四十页，共46页。漏电的检查方法仪表测量法:在不停电情况下,利用钳形漏电电流表从电流互感器安装点以后逐级逐条线路检测。分别断电法:逐个关闭安装点以后的配电箱中的开关或设备开关来确定故障线路。停电测量法：用兆欧表逐级逐条线路分别检测相线和中性线对地绝缘电阻值，应在0.5M以上，通常在4~5M左右。重复接地或接线故障的检查方法常见问题：N线与PE线搭接/错接；N线绝缘损坏不允许停电：钳形漏电电流表测