摘要：通过对电气火灾成因和后果的分析，提出设置电气火灾监控系统的必要性。再阐述电气火灾监控系统的依据、原理和应用。
关键字：电气火灾,监控系统,依据,原理,设计
一 设置电气火灾监控系统的必要性
随着我国经济的高速发展，建筑业也欣欣向荣，但随之而来的建筑火灾也是一个不容小视的问题。而在各种建筑火灾中，电气火灾占了相当大的比例。
据《中国火灾统计年鉴》记载：
2006年，全国共发生火灾30万起，其中电气火灾占29.1%。
2007年，全年共发生火灾15.9万起，其中电气火灾占28.8%。
2008年，全年共发生火灾13.3万起，其中电气火灾占30.1%。
2009年前3季度，全年共发生火灾9.7万起，其中电气火灾占29.8%。
可见，由将近三成的建筑火灾是由电气火灾造成的。所以对于电气火灾的研究和防范就成为了一个很重要的课题。
二 电气火灾的成因及分类
电气火灾主要包括以下几种类型：
1. 漏电火灾
所谓漏电，就是线路的某一个地方因为某种原因使电线的绝缘或支架材料的绝缘能力下降，导致电线与电线之间、导线与大地之间有一部分电流通过，这种现象就是漏电。
当漏电发生时，漏泄的电流在流入大地途中，如遇电阻较大的部位时，会产生局部高温致使附近的可燃物着火，从而引起火灾。此外，在漏电点产生的漏电火花，同样也会引起火灾。
2. 短路火灾
电气线路中的裸导线或绝缘导线的绝缘体破损后，火线与邻线，或火线与地线在某一点碰在一起，引起电流突然大量增加的现象就叫短路，俗称碰线、混线或连电。
由于短路时电阻突然减少，电流突然增大，其瞬间的发热量也很大，大大超过了线路正常工作时的发热量，并在短路点易产生强烈的火花和电弧，不仅能使绝缘层迅速燃烧，而且能使金属熔化，引起附近的易燃可燃物燃烧，造成火灾。
3. 过负荷火灾
所谓过负荷是指当导线中通过电流量超过了安全载流量时，导线的温度不断升高，这种现象就叫导线过负荷。
当导线过负荷时，加快了导线绝缘层老化变质。当严重过负荷时，导线的温度会不断升高，甚至会引起导线的绝缘发生燃烧，并能引燃导线附近的可燃物，从而造成火灾。
4. 施工不规范造成的电气火灾
在工程的施工过程中，电气线路安装不规范，施工工艺不良，导线连接不实，接触不良，绝缘刮破等也是发生电气火灾的一个重要原因。特别是中性线连接质量差，如造成中性线断裂，易损坏设备绝缘，引起单相设备烧坏，甚至火灾。
三 电气火灾监控系统的定义、作用及重要性
GB14287-2005《电气火灾监控系统》第一部分：电气火灾监控设备中给出的电气火灾监控系统定义如下：“当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、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。”其中，电气火灾监控设备是指“能接收来自电气火灾监控探测器的报警信号，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”;电气火灾监控探测器是指“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”。
电气火灾火灾监控系统又称为“漏电火灾报警系统”。所指的“漏电”解释实际上已与我们传统理解的大不一样，在相关规范中准确地说应该称之为“剩余电流”。剩余电流比漏电电流含义更广，它的定义是“低压配电线路中各相电流矢量不为零的电流。它包含了电器式线路缘损伤流入大地的故障接地电流、对地电容电流、谐波分量电流及电器设备和线路正常运行时对地的泄露电流。因带电导体间相与相间及相与N线间的短路应靠保护电器切断电源，当故障电流值小于过电流保护装置的动作电流值的电弧短路确难以切断电源，电气火灾的有关报道中接地故障电弧引起的火灾多于带电导体间的短路，因此，对于接地故障无论是金属性的还是电弧性的短路都能利用剩余电流保护装置切断电源发出报警信号以利预知灾前隐患，及时采取措施消除隐患，避免火灾的发生。
电气火灾监控系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，能有效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，广泛应用电气火灾监控系统能够有效地将大量火灾扼杀在萌芽状态，对节约能源，保护人身安全也有积极意义，故“电气火灾监控系统”的作用和重要性不容忽视。
四 电气火灾监控系统设计的主要依据及原理
1电气火灾监控系统设计的主要依据：
(1) 电气火灾监控系统的产品应满足GB14287.1-2005《电气火灾监控设备》、 GB14287.2-2005《剩余电流式电气火灾监控探测器》、GB14287.3-2005《测温式电气火灾监控探测器》的要求。
(2) GB50016-2006《建筑设计防火规范》第11.2.7条规定：“下列场所宜设置漏电火灾报警系统：
1 按一级负荷供电且建筑高度大于50m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30L/s的厂房(仓库);
3 按二级负荷供电的剧院、财贸金融楼和室外等消防用水量大于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。“
(3) GB50054-1995《低压配电设计规范》第4.4.21条规定：“为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的漏电电流动作保护器，其额定动作电流不应超过0.5A。
2 电气火灾监控系统的组成及主要原理
(1)电气火灾监控系统的组成
根据国家标准GB14287-2005《电气火灾监控系统》以及相关规范《电气火灾监控系统的设计方法》(暂行规定)的规定，电气火灾监控系统的基本组成应包括：电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器等三个最基本产品种类。其中，剩余电流式电气火灾监控探测器由监控探测器和剩余电流互感器所组成;测温式电气火灾监控探测器由监控探测器和测温传感器所组成。
a)现场设备层主要是连接网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表和保护装置等，也是构建该监控系统必要的基本组成元素，不仅肩负着采集数据的重任，同时也是执行后台控制命令的终端元件。
b)通讯控制层主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁，不同的接口转换器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太网等各种接口，组网方式灵活，支持点对点的通讯、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。通讯服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令，并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作。如电压/电流等电参量、输入开关量状态、修改仪表内部参数或各种控制继电器断开/闭合的操作命令等;微机保护装置主要是为保证上位机的正常工作，避免网络中不稳定信号对其造成的干扰或破坏;接口转换器件则是由于现场仪表或其它系列的装置与上位机的通讯接口存在差异，需要进行转换方可进行数据交换。
c)管理测控层是针对监控网络的管理人员，该层直接面向用户。该层也是系统的最上层部分，主要是由电气火灾监控系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等。其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作。
(2)电气火灾监控系统的工作原理
电气火灾监控系统的基本原理是：当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集，并输送到监控探测器里，经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。
3 某大型网络与通信设备基地项目中电气火灾监控系统的设计
该大型网络与通信设备基地总建筑面积约为14.5万余平方米。其中主楼共二十层，总建筑面积为7.4万余平方米，分别为：研发部分约3.83万平方米，办公楼部分3.22万平方米，展厅面积0.33万平方米;该工程属一类高层建筑，且因为有着众多的网络通信设备，电气环境非常复杂，火灾危险性很高，一旦失火，会造成极大的经济损失。为了防患于未然，尽可能地减少火灾隐患，电气火灾监控系统就成为了不可或缺的设计。
该工程建筑面积很大，且由于有几个相互独立的功能部分，所以用电设备数量很多。如果要对所有配电回路均加以监控，不仅不必要，而且也不现实，同时也会带来投资的极大浪费。所以，在综合考虑了可靠性、经济性以及相关规范的要求以后，决定对整个电气火灾监控系统采用树干式设计，电气火灾监控探测器设置于每个楼层的配电箱的总断路器之后。整个系统的原理图如下所示：
图中ACS为楼层配电箱中的电气火灾监控探测器。
同时，还要对系统的功能提出相关的技术要求，如下所示：
1. ACS控制器应带有以下附件功能：过电流保护功能、漏电动作输出功能。
2. 漏电报警系统所采用剩余电流探测器以及电流探测器均为定型产品，由供货商配套提供。
3. 漏电火灾报警系统的探测漏电电流为100~1000mA可调。
4. 系统能够存储各种故障和操作试验信号，信号存储时间不应少于12个月。
5. 配电柜生产时，需与漏电报警系统供货商沟通配合。
通过以上方式的设计，可以实时地监控所有主要配电回路剩余电流和温度等指标，同时也避免了经济上的浪费，兼顾了可靠性和经济性，并符合了规范的要求。
五 结语
近年来电气火灾事故居高不下，且每年的十大火灾中死亡人数最多，经济造成经济损失最大的特大火灾，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，在此背景下，电气火灾监控系统的应用也越来越广泛。为了更好地认识和设计电气火灾监控系统，在此提出一些拙见，与设计同仁们探讨。
参考文献：
《电气火灾监控设备》
《剩余电流式电气火灾监控探测器》
《测温式电气火灾监控探测器》
《电气火灾监控系统的设计方法》(暂行规定)
《建筑设计防火规范》
《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版)
《低压配电设计规范》
