再談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)ACSE的設(shè)置

再談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)(ACS-E)的設(shè)置（轉(zhuǎn)載）本文是《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)（ACS-E）的設(shè)置》的續(xù)篇。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：探測(cè)器的布點(diǎn)設(shè)置、探測(cè)器的選型和安裝、監(jiān)控主機(jī)和監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼敖Y(jié)構(gòu)。本文重點(diǎn)闡述筆者對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器布點(diǎn)設(shè)置的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的定義

國家標(biāo)準(zhǔn)GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》第一部分的3.3中，“電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器”（Detectorsforelectricfireprotection）被定義為：“探測(cè)被保護(hù)線路中的剩余電流、溫度等電氣火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)變化的探測(cè)器”。

GB14287-2005規(guī)定：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器以探測(cè)參數(shù)區(qū)分有“剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器”（GB14287-2005第二部分）和“測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器”（GB14287-2005第三部分）兩種；以工作方式區(qū)分有獨(dú)立式探測(cè)器（具有監(jiān)控報(bào)警功能的探測(cè)器）和非獨(dú)立式探測(cè)器兩類。

可見，剩余電流和溫度在GB14287-2005中被認(rèn)為是電氣火災(zāi)技術(shù)防范的重點(diǎn)。事實(shí)上，接地電弧性短路、設(shè)備或連接點(diǎn)溫度過高是電氣火災(zāi)發(fā)生的主要原因。

基于電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的定義，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的任務(wù)僅在于防范電氣火災(zāi)，與GB16917-1997所規(guī)范的RCBO（剩余電流動(dòng)作斷路器，即“漏電開關(guān)”）在防護(hù)功能、技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)要求等方面有很大區(qū)別。RCBO更側(cè)重于人身安全的防護(hù)。兩者應(yīng)當(dāng)配合使用，但不能相互替代。

對(duì)電流、電壓及其他電力參數(shù)的計(jì)量監(jiān)控和故障防護(hù)，現(xiàn)有的電工器件已十分成熟。在電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器上添加這些功能（例如GB50045-94（2005版）《高規(guī)》的“過電流探測(cè)”），筆者認(rèn)為只是擴(kuò)展性的，并非必要。當(dāng)然，如果在某些場(chǎng)合用戶確實(shí)需要同時(shí)具備過電流、異常電壓報(bào)警，則又另當(dāng)別論。幾個(gè)相關(guān)的概念

在討論剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)置之前，有必要先弄清以下概念：

“剩余電流”：交流供電線路相線（La、Lb、Lc）與中性線N的電流的矢量和。當(dāng)沒有發(fā)生單相接地故障時(shí)，無論三相負(fù)載平衡與否，此矢量和的理論值為零（實(shí)際上還存在著線路與設(shè)備的正常泄漏電流）；當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，剩余電流為接地故障電流和正常泄漏電流的矢量和。

“零序電流”：交流供電線路相線（La、Lb、Lc）的電流的矢量和。當(dāng)沒有發(fā)生接地故障時(shí)，此矢量和的理論值等于中性線N電流的值。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，零序電流為相線（La、Lb、Lc）的電流、接地故障電流和正常泄漏電流三者的矢量和；這時(shí)，它與中性線N電流是不相等的。

“正常泄漏電流”：在無絕緣故障的情況下，從設(shè)備的帶電部件流入大地的電流。這種電流往往是由非純阻性的阻抗引起的，是某些設(shè)備固有的工作特性決定的、在一定范圍內(nèi)允許的。

“接地故障電流”：由于絕緣故障或通過非預(yù)期負(fù)載而流入大地的電流。通俗習(xí)慣稱為“漏電電流”。這種電流是相線對(duì)地發(fā)生電弧性短路而產(chǎn)生的。一般認(rèn)為，在非可燃物質(zhì)環(huán)境下，100mA以下尚不構(gòu)成火災(zāi)危險(xiǎn)。

“剩余電流互感器”：探測(cè)供電線路剩余電流的互感器，它的一次回路是相線（La、Lb、Lc）和中性線N。即相線和中性線同時(shí)、同向穿過窗口。剩余電流互感器的主要要求是mA級(jí)的高精度、40A以上的抗過載能力。

“零序電流互感器”：探測(cè)供電線路零序電流的互感器，它的一次回路是相線（La、Lb、Lc）。即所有相線同時(shí)、同向穿過窗口。如果用于單相，效果與普通電流互感器（C.T）相同。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的任務(wù)是要正確檢測(cè)出供電線路和設(shè)備的接地故障電流并及時(shí)發(fā)出報(bào)警，實(shí)際上所探測(cè)的是被保護(hù)區(qū)域的剩余電流。目前剩余電流式探測(cè)器基本上都采用剩余電流互感器作為探測(cè)元件。GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》中規(guī)定的測(cè)試方法，就是針對(duì)這種互感器型式的。如果誤為“零序電流互感器”，則是概念上的混淆。

如果我們用一個(gè)零序電流互感器、再在中性線N上用一個(gè)普通電流互感器，然后設(shè)法把它們的輸出作矢量差，也能探測(cè)出剩余電流。這也可作為某些特殊情況下的剩余電流探測(cè)方法。剩余電流式探測(cè)器的固有缺陷

作為電氣火災(zāi)技術(shù)防范的重要手段，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器在現(xiàn)實(shí)發(fā)生的多數(shù)情況下可以檢測(cè)出供電線路和設(shè)備的接地故障電流。但是，我們?cè)谠O(shè)計(jì)應(yīng)用中還必須清醒地認(rèn)識(shí)到：由于剩余電流檢測(cè)的原理所制約，它在三相電路中存在著不可忽視的探測(cè)接地故障電流的盲區(qū)。

在單相電路中，或三相電路里只有一相的相線通過故障阻抗Za接地時(shí)（如圖1a），在正常泄漏電流可以忽略不計(jì)的情況下，剩余電流互感器所探測(cè)到的，的確就是接地故障電流。這時(shí)，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的作用沒有問題。

圖1接地故障

但是，當(dāng)三相電路有兩相或三相同時(shí)存在接地故障（如圖1b），那么剩余電流互感器探測(cè)到的是所有各相的工作電流、接地故障電流和中性線電流的矢量和。由于三相相位差120°，因此探測(cè)出來的剩余電流iΔ的值必然小于各相接地故障電流（iΔa、iΔb、iΔc）的代數(shù)值之和（見圖1c）。例如在特殊情況下，如果三相同時(shí)存在相等值的接地故障電流（不論這些電流有多大），剩余電流將為0。這時(shí)，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器將不能正確檢測(cè)出這些接地故障電流。如果使用RCBO，則會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)。

我們不能因此而否定剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的作用。畢竟出現(xiàn)這些情況并不是經(jīng)常的，況且在預(yù)防電氣火災(zāi)的范疇內(nèi)，無須非常精確地測(cè)出剩余電流的數(shù)值。但是，終究存在著漏洞；作為設(shè)計(jì)和使用者，應(yīng)該盡量避免這些情況的發(fā)生。

對(duì)交流接地故障電流的探測(cè)，除了剩余電流式外，還可以采用其他方式的技術(shù)，例如電流鑒相式、電流分離式、復(fù)合式等進(jìn)行彌補(bǔ)或改進(jìn)，盡量縮小或消除盲區(qū)，使之更加可靠有效。這固然需要生產(chǎn)廠家不斷研發(fā)更為完善的探測(cè)器（筆者淺見宜稱為“接地故障電流電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器”），但相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)也有必要作進(jìn)一步的補(bǔ)充和規(guī)范。剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)置

以筆者的經(jīng)驗(yàn)，循以下步驟可能可以較為合理而快捷地作出剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)置方案。

1、取得供配電系統(tǒng)圖

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象是供配電系統(tǒng)，供配電系統(tǒng)圖是電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。不掌握本項(xiàng)目供配電系統(tǒng)的全局，就無法進(jìn)行合理的設(shè)置。供配電系統(tǒng)圖應(yīng)包括高壓配電圖、低壓配電圖（干線圖和區(qū)域圖）、配電柜結(jié)線圖。我們可以從這些圖中了解到市電供給的路數(shù)、變壓器柜和電容補(bǔ)償柜及轉(zhuǎn)換柜的數(shù)量和容量、各節(jié)點(diǎn)的電流大小、各段電纜的型號(hào)和走向、各配電柜及柜內(nèi)主要斷路器的型號(hào)容量以及電纜或銅排的尺寸和結(jié)線方式、各區(qū)域的用電性質(zhì)和功率。

對(duì)于改造項(xiàng)目，即使無法取得原始設(shè)計(jì)圖，也應(yīng)在業(yè)主配合下實(shí)地勘察，力求對(duì)供配電系統(tǒng)有盡可能詳實(shí)的了解。

2、分析電力線路系統(tǒng)的適用性

按照相關(guān)規(guī)范要求，建設(shè)項(xiàng)目的區(qū)域低壓配電系統(tǒng)應(yīng)是TN-S系統(tǒng)，即“三相五線制”。在工程實(shí)踐中，往往從節(jié)省投資出發(fā)，把供電干線設(shè)計(jì)成TN-C形式的三相四線，然后以樹干形或放射形分布出去。從整個(gè)配電系統(tǒng)來看，則成為TN-C-S系統(tǒng)。

較老舊的建筑，其低壓配電系統(tǒng)多是TN-C系統(tǒng)，即“三相四線制”。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器適合安裝在TN-S系統(tǒng)或局部TN-C-S系統(tǒng)，及TT系統(tǒng)的場(chǎng)所。要在TN-C系統(tǒng)設(shè)置剩余電流式探測(cè)器，就必須對(duì)原線路進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?。圖2、圖3、圖4、圖5分別是剩余電流式探測(cè)器在TN-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TT系統(tǒng)中的安裝示意圖。

圖2剩余電流式探測(cè)器在TN-S系統(tǒng)中的安裝方式

圖3剩余電流式探測(cè)器在TN-C系統(tǒng)中的安裝方式

圖4剩余電流式探測(cè)器在TN-C-S系統(tǒng)中的安裝方式

圖5剩余電流式探測(cè)器在TT系統(tǒng)中的安裝方式

不管干線是哪種系統(tǒng)形式，在需要設(shè)置剩余電流式探測(cè)器的低壓配電柜安裝時(shí)，都應(yīng)當(dāng)在配電柜內(nèi)把出線轉(zhuǎn)換成TN-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)，并且要確保出線的N線不重復(fù)接地（筆者將在下一續(xù)篇詳談剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的安裝）。3、布點(diǎn)設(shè)置

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)置原則是，應(yīng)配置在低壓配電系統(tǒng)末級(jí)配電柜進(jìn)線或出線端，監(jiān)控該級(jí)至終端用戶的線路和設(shè)備。

所謂“末級(jí)配電柜”，是指位于配電系統(tǒng)某一路分支線到若干個(gè)終端用戶之間的配電柜；例如樓層配電柜、場(chǎng)所區(qū)域配電柜、功能專區(qū)配電柜、設(shè)備專用配電柜等等。

以圖6（此圖僅為簡(jiǎn)略示意圖）所示的某工程低壓配電系統(tǒng)為例。在這個(gè)系統(tǒng)中，各個(gè)二次配電柜可以認(rèn)為是“末級(jí)配電柜”。這些二次柜原則上都應(yīng)設(shè)置剩余電流探測(cè)器。杜三爽圖6步某霞工程領(lǐng)低壓澆配電偽系統(tǒng)蛋示意夸圖貴在供禽電末糾級(jí)正虧常泄鬧漏電工流不星大于導(dǎo)20爐0m債A，的且上主一級(jí)肺的正柱常泄介漏電昨流不簡(jiǎn)大于立50祝0m爆A，蝶仍符甩合設(shè)游置剩啄余電咬流探錢測(cè)器購條件凝時(shí)，御宜在別其上甜一級(jí)加供電心配電英柜處特也設(shè)來置，賴這樣宮可以斃對(duì)兩靠級(jí)之屆間的奶線路危和設(shè)吳備實(shí)尾施監(jiān)汪控保番護(hù)。辟例如聾“-憑2F惠Z”甩、“菌-1奇FZ圣”，四最好書也設(shè)激置。穿而“耀AK箱1”煌的下雞級(jí)柜熱很多幕，“桑AC脹1”進(jìn)是較販大的漸動(dòng)力緣負(fù)載屑，它陽們的勵(lì)正常臥泄漏布電流問很可煌能超著過5廳00喚mA披，如跟果豎樸井內(nèi)闊電纜捐防護(hù)暫及安拴裝良舉好，贈(zèng)則不繳一定籠設(shè)置扯。敞階

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