电气火灾是建筑火灾的主要类型之一,由电气线路和用电设备故障引发的火灾长期占比较高,其中漏电、接触不良与过载引起的局部过热是最常见成因。剩余电流(漏电流)监测能够在绝缘劣化尚未形成明火之前发现隐患,是电气火灾防控的重要手段。
国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013 将电气火灾监控系统列为火灾自动报警系统的重要组成部分,其第9章对系统组成、探测器设置与监控器设置作出明确规定;《电气火灾监控系统》GB 14287 系列标准(第1部分监控设备、第2部分剩余电流式监控探测器、第3部分测温式监控探测器,现行有效版本为2014年版)则对产品性能提出了强制性要求。
利达(北京利达华信电子股份有限公司)是国内消防电子领域的主要厂商之一,其电气火灾监测预警系统由电气火灾监控设备、组合式电气火灾监控探测器、剩余电流互感器及温度传感器等组成,在低压配电系统漏电与温升监测中得到广泛应用。本文对利达电气火灾监控系统的设备构成、剩余电流传感器检测原理与系统信号流程作总体介绍,作为后续选型、安装、参数配置与维护系列文章的基础。

1 利达电气火灾监控系统的组成
1.1 系统设备构成
依据 GB 50116-2013 第9.1.2条,电气火灾监控系统应由电气火灾监控器、剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器等部分或全部设备组成。利达电气火灾监测预警系统的典型配置与此对应:以 LDK800EN 电气火灾监控设备作为系统主机,负责集中监视、信息显示、报警记录与对外联动;以 LDT 系列组合式电气火灾监控探测器(如 LDT9008EN)作为现场采集单元;以 ZCT 系列(ZCT50-1、ZCT80-1、ZCT100-1 等)与 HCT 系列剩余电流互感器作为漏电检测传感元件,并可配接 PT100 温度传感器实现测温监测。
1.2 探测器与互感器的分工
剩余电流互感器是无源传感元件,将一次侧线路的不平衡电流转换为二次侧微弱信号,本身不具备报警能力;LDT9008EN 组合式电气火灾监控探测器完成信号采样、数值运算、阈值比较、就地显示与通讯上报,二者通过专用信号线配接。该探测器采用 TC 二总线方式与主机通讯,具备8个检测通道,每个通道均可独立设置为剩余电流检测通道或温度检测通道;漏电报警值可通过控制器设置,范围为300mA至1000mA,设置步长100mA,出厂默认值为500mA;地址可通过按键或编址器电子编码方式修改,范围0至127,由 AC220V 供电并具备电源断电故障检测功能。具体通道数量与参数以厂家最新产品资料为准。
2 剩余电流传感器的检测原理
2.1 剩余电流的产生
剩余电流即通常所说的漏电流,指电路中相线与中性线电流的矢量差。正常运行时,流经互感器一次侧的相线电流与中性线电流大小相等、方向相反,矢量和接近为零;当线路或设备绝缘劣化、出现接地性泄漏时,部分电流经非正常路径(如接地线、设备外壳、绝缘破损处)流走,相线与中性线电流不再平衡,剩余电流随之产生。剩余电流在故障路径上持续流动会使局部温度升高、加速绝缘老化,严重时形成局部电弧并引燃周围可燃物。
2.2 零序电流互感器的检测方式
剩余电流的检测通常采用零序电流互感器。将被保护回路的所有相线和中性线同向穿过互感器环形铁心,正常情况下各导体电流在铁心中产生的磁通相互抵消,二次侧无感应信号;一旦出现漏电,合成磁通不再为零,二次绕组感应出与剩余电流成正比的电流信号,探测器采样运算后换算为剩余电流显示值。该方式适用于 TN-S、TT 系统及三相三线制配电系统。GB 50116-2013 第9.2.2条同时明确,剩余电流式电气火灾监控探测器不宜设置在 IT 系统的配电线路和消防配电线路中。
2.3 与剩余电流动作保护器的区别
剩余电流式电气火灾监控探测器与剩余电流动作保护器虽然都基于剩余电流原理,但功能定位不同:漏电保护器动作于直接切断故障回路,主要防护人身触电与接地故障;电气火灾监控探测器以连续监测和预警为主,报警后由监控主机和运行管理人员处置,不直接跳闸。工程中二者可共存于同一配电系统,但应区分各自保护对象,避免功能混淆。
3 系统架构与信号流程
利达电气火灾监控系统采用分层架构。现场剩余电流互感器与 PT100 温度传感器将监测信号送至 LDT 系列探测器,探测器完成采集、显示与本地判断后,通过 TC 二总线将报警、故障与监测数据上传至 LDK800EN 电气火灾监控设备。主机集中显示各回路剩余电流与温度数值、记录报警事件,并可按工程需要将信息上传至消防控制室图形显示装置,或与火灾自动报警控制器进行信息交互,便于值班人员集中监视与处置。
需要强调的是,电气火灾监控系统属于预警型系统,其价值在于对电气线路漏电、温升等故障隐患进行早期监测和预警,与以火灾探测报警为目的的火灾自动报警系统在对象和功能上互补而不替代。合理设置监控点位、准确设定报警阈值,是系统发挥作用的两个关键环节,相关方法将在后续文章中分别展开。

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