陈怡锦
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：主要介绍了电气火灾的主要原因、几种电气火灾监控系统的构成和设立意义。参照各规范，讨论了宜设立电气火灾监控系统的场所。该系统的设立可大大减少电气火灾事故的发生，对保证人们的生命财产安全具有重要意义。
关键词:电气火灾；电气火灾监控系统；火灾报警系统
0.引言
随着我国的现代化建设，电能给社会生产和人们生活带来方便的同时，也在不同程度上带来了火灾隐患。当今，我国用电量剧增，电力电缆老化或到达使用寿命，以及各种不规范施工造成线路和装置的绝缘性能下降，再加上原始设计载荷能力限制，造成我国电气火灾形势格外严峻，严重威胁着人们的生命和财产安全。据统计，2007年电气原因引起火灾共46247起，占火灾总数28.3%;2008年电气原因引发火灾40000起，占火灾总数29.7%;2009年电气原因引起的火灾共39102起，占火灾总数的30.2%;2010年电气原因引起的火灾共41237起，占火灾总数的31.1%。从近几年发生的电气火灾来看，无论在次数还是造成的损失上，都占已调查火灾总数的30%左右，处于各种火灾原因的**。由此可见，电气火灾在当前已成为各种火灾中的主要灾害源，且呈现居高不下、逐年增高的趋势。
1.重、特大电气火灾数据统计分析
1.1电气火灾场所分布
电气火灾场所分布图如图1所示。由图1分析可知，工厂发生火灾的比例*大，商业建筑可能性次之，住宅、宾馆、写字楼及其他场所概率基本在10%左右。因此，应将工厂、商业建筑、住宅作为电气火灾的重点设防对象。
1.2电气火灾起火部位
电气火灾起火部位分布图如图2所示。由图2分析可知，电气火灾*可能发生于电气系统的以下部位：电气线路、用电设备、电气设备及其他部位。
电气线路主要由载流导体、绝缘材料组成。电气设备组要有能量转换设备、接通及断开电路的电器、控制及保护电路的电器、接地装置等。
由以上分析可知，电气线路年久老化、不规范施工等*容易导致电气火灾；用电设备导致的电气火灾概率次之。电气设备变电所、变电房，且一般有专人管理，火灾概率仅占10%左右。电气火灾中的防火重点主要集中在电气线路和用电设备两大方面，尤其要以电气线路防范为主，同时以加强用电设备的安全使用管理为辅，才能避免多数的电气火灾。
起火原因主要分为突发性故障和渐变性故障两种，具体组成如图3所示。
突发性故障引发的电气火灾有短路和雷击，其中52%的短路中相间短路占26%,金属接地性短路占26%,金属接地性短路是漏电的结果。突变性故障主要由配电系统功能解决，电气火灾监控系统作为辅助性控制手段，辅助控制突变性故障引发电气火灾的可能。渐变性故障引发的电气火灾有过热、接触不良、过负荷、电气故障、漏电。电气火灾监控系统主要应解决渐变性故障的监视，即减少电气火灾诱发因素，建立预警及控制。
2.电气火灾起因分析
2.1剩余电流与配电系统容量及特性关系
1)自然泄漏的剩余电流与配电系统容量无直接相关性。
2)自然泄漏的剩余电流与配电系统特性直接相关。
3)在时间进程中，随着绝缘材料老化，自然泄漏的剩余电流有进一步扩大的趋势。
4)在日后变化中，剩余电流还与用电设备的扩展密切相关。
5)剩余电流发展的状态就是接地性短路故障。
平均分布式剩余电流非真正的火灾隐患，点热积聚效应式剩余电流才是真正的火灾隐患。
2.2电气线路及设备长期过负荷及过热影响因素
电气线路及设备长期过负荷及过热影响因素如下：
1)设计线路的载流量取值偏大。
2)原则上线路长期标定过流电流受断路器中热脱扣限制。
3)中性线的过热。
4)电气设备的过热温升。
通过对电气火灾的两大起因分析，可得出以下结论：要预防电气火灾，*关键的问题是要了解监控系统中的剩余电流的大小，以及电气线路和设备的过热温升情况。
电气火灾监视与控制系统是实现对电气系统剩余电流以及线路、设备过热进行监控的解决方案。当剩余电流突然变大或相关线路设备温）升超限的情况下，就会警示电气系统可能出现问题，并发出警报，管理人员就可及早派出专业人员对系统标示出的区域进行巡检排除隐患，避免电气故障引发电气火灾。
3.电气火灾监视与控制系统
系统实现的六大目标功能为剩余电流、线路温升、电动机及大型用电设备温升、配电箱(柜)温升、中性线断线和脱扣控制。
下面例举几种不同形式的系统：独立式电气系统、多线制电气系统、总线式电气系统，其组成及原理框图如图4至图6所示。
4.安科瑞电气火灾监控系统
4．1概述
Acre1-6000电气火灾监控系统，是根据中心的消防电子产品试验认证，并且均通过严格的EMC电磁兼容试验，保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行，现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视，实现对电气火灾的早期预防和报警，当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求，还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。
4．2应用场合
适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
4．3系统结构
4．4系统功能
1)监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。
2）当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。
3）通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
4）当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
4．5配置方案
应用场合 | 型号 | 产品照片 | 功能 |
消防控制室 | Acrel-6000/B |
| 适用于1~4条通信总线*多可连接256个探测器，可适用于壁挂安装的场所。 |
Acrel-6000/Q |
| 适用于大型组网，壁挂式监控主机数量较多且需集中查看的场所，主要监测壁挂主机信息。 | |
一、二级 低压配电 | ARCM200L-Z2 |
| 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，2路独立RS485/Modbus通讯 |
ARCM200L-J8 | 8路剩余电流监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，1路RS485/Modbus通讯 | ||
ARCM300-J1 |
| 1路剩余电流监测，4路温度监测，1路继电器输出，事件记录，LCD显示，1路RS485/Modbus通讯 | |
AAFD-□ |
| 检测末端线路的故障电弧，485通讯，导轨式安装。 | |
ASCP200-□ |
| 短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS485通讯，1路GPRS或NB无线通讯，额定电流为0-40A可设。 | |
| 短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯，额定电流为0-63A可设。 | ||
配套附件 | AKH-0.66 |
| 测量型互感器，采集交流电流信号 |
AKH-0.66/L |
| 剩余电流互感器，采集剩余电流信号 | |
ARCM-NTC |
| 温度传感器，采集线缆或配电箱体温度 |
5.结束语
电气火灾监控系统与火灾自动报警控制系统定义的区别在于：火灾自动报警系统着重于考虑火灾已发生的报警及其处理；电气火灾监控系统着重于电气火灾发生前期的隐患先兆预警。前者是针对广泛的火灾类别；后者仅是针对电气系统的表述。针对电气火灾不断上升的趋势，采取有效的应对措施。随着祖国现代化建设的快速发展和人民生活水平的不断提高，用电量大幅增加，电气火灾事故的发生居高不下，造成的损失也是不可估量的。综合考察我国发生火灾的趋势，安装电气火灾监控系统是非常迫切的、必要的。如果能把低压配电系统中尚未造成火灾发生的隐患，事先有效地通过对漏电、温度的异常变化以及它们可能引起的火灾进行预报、监控，就能大大地降低火灾事故的发生，以保证人们的生命、财产安全。
参考文献
[1] GB50054一2011低压配电设计规范[S].
[2] JGJ16-2006 民用建筑电气设计规范[S].
[3] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版。北京:中国电力出版社，2005.
[4] GB50303-2002 建筑电气工程施工质量验收规范[S].
[5] GB50217-2007 电力工程电缆设计规[S].
[6] 余颖，顾伟国. 电气火灾监控系统的应用[S].
[7] 安科瑞消防应急照明和疏散指示系统/防火门监控系统/消防设备电源监控系统/电气火灾监控系统选型手册. 2022.05版
作者简介
彭海生，男，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为用电安全管理的研发与应用，手机：18321900927（微信同号）
随着我国的现代化建设，电能给社会生产和人们生活带来方便的同时，也在不同程度上带来了火灾隐患。当今，我国用电量剧增，电力电缆老化或到达使用寿命，以及各种不规范施工造成线路和装置的绝缘性能下降，再加上原始设计载荷能力限制，造成我国电气火灾形势格外严峻，严重威胁着人们的生命和财产安全。据统计，2007年电气原因引起火灾共46247起，占火灾总数28.3%;2008年电气原因引发火灾40000起，占火灾总数29.7%;2009年电气原因引起的火灾共39102起，占火灾总数的30.2%;2010年电气原因引起的火灾共41237起，占火灾总数的31.1%。从近几年发生的电气火灾来看，无论在次数还是造成的损失上，都占已调查火灾总数的30%左右，处于各种火灾原因的**。由此可见，电气火灾在当前已成为各种火灾中的主要灾害源，且呈现居高不下、逐年增高的趋势。
1.重、特大电气火灾数据统计分析
1.1电气火灾场所分布
电气火灾场所分布图如图1所示。由图1分析可知，工厂发生火灾的比例*大，商业建筑可能性次之，住宅、宾馆、写字楼及其他场所概率基本在10%左右。因此，应将工厂、商业建筑、住宅作为电气火灾的重点设防对象。
1.2电气火灾起火部位
电气火灾起火部位分布图如图2所示。由图2分析可知，电气火灾*可能发生于电气系统的以下部位：电气线路、用电设备、电气设备及其他部位。
电气线路主要由载流导体、绝缘材料组成。电气设备组要有能量转换设备、接通及断开电路的电器、控制及保护电路的电器、接地装置等。
由以上分析可知，电气线路年久老化、不规范施工等*容易导致电气火灾；用电设备导致的电气火灾概率次之。电气设备变电所、变电房，且一般有专人管理，火灾概率仅占10%左右。电气火灾中的防火重点主要集中在电气线路和用电设备两大方面，尤其要以电气线路防范为主，同时以加强用电设备的安全使用管理为辅，才能避免多数的电气火灾。
起火原因主要分为突发性故障和渐变性故障两种，具体组成如图3所示。
突发性故障引发的电气火灾有短路和雷击，其中52%的短路中相间短路占26%,金属接地性短路占26%,金属接地性短路是漏电的结果。突变性故障主要由配电系统功能解决，电气火灾监控系统作为辅助性控制手段，辅助控制突变性故障引发电气火灾的可能。渐变性故障引发的电气火灾有过热、接触不良、过负荷、电气故障、漏电。电气火灾监控系统主要应解决渐变性故障的监视，即减少电气火灾诱发因素，建立预警及控制。
2.电气火灾起因分析
2.1剩余电流与配电系统容量及特性关系
1)自然泄漏的剩余电流与配电系统容量无直接相关性。
2)自然泄漏的剩余电流与配电系统特性直接相关。
3)在时间进程中，随着绝缘材料老化，自然泄漏的剩余电流有进一步扩大的趋势。
4)在日后变化中，剩余电流还与用电设备的扩展密切相关。
5)剩余电流发展的状态就是接地性短路故障。
平均分布式剩余电流非真正的火灾隐患，点热积聚效应式剩余电流才是真正的火灾隐患。
2.2电气线路及设备长期过负荷及过热影响因素
电气线路及设备长期过负荷及过热影响因素如下：
1)设计线路的载流量取值偏大。
2)原则上线路长期标定过流电流受断路器中热脱扣限制。
3)中性线的过热。
4)电气设备的过热温升。
通过对电气火灾的两大起因分析，可得出以下结论：要预防电气火灾，*关键的问题是要了解监控系统中的剩余电流的大小，以及电气线路和设备的过热温升情况。
电气火灾监视与控制系统是实现对电气系统剩余电流以及线路、设备过热进行监控的解决方案。当剩余电流突然变大或相关线路设备温）升超限的情况下，就会警示电气系统可能出现问题，并发出警报，管理人员就可及早派出专业人员对系统标示出的区域进行巡检排除隐患，避免电气故障引发电气火灾。
3.电气火灾监视与控制系统
系统实现的六大目标功能为剩余电流、线路温升、电动机及大型用电设备温升、配电箱(柜)温升、中性线断线和脱扣控制。
下面例举几种不同形式的系统：独立式电气系统、多线制电气系统、总线式电气系统，其组成及原理框图如图4至图6所示。
4.安科瑞电气火灾监控系统
4．1概述
Acre1-6000电气火灾监控系统，是根据中心的消防电子产品试验认证，并且均通过严格的EMC电磁兼容试验，保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行，现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视，实现对电气火灾的早期预防和报警，当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求，还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。
4．2应用场合
适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
4．3系统结构
4．4系统功能
1)监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。
2）当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。
3）通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
4）当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
4．5配置方案
应用场合 | 型号 | 产品照片 | 功能 |
消防控制室 | Acrel-6000/B |
| 适用于1~4条通信总线*多可连接256个探测器，可适用于壁挂安装的场所。 |
Acrel-6000/Q |
| 适用于大型组网，壁挂式监控主机数量较多且需集中查看的场所，主要监测壁挂主机信息。 | |
一、二级 低压配电 | ARCM200L-Z2 |
| 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，2路独立RS485/Modbus通讯 |
ARCM200L-J8 | 8路剩余电流监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，1路RS485/Modbus通讯 | ||
ARCM300-J1 |
| 1路剩余电流监测，4路温度监测，1路继电器输出，事件记录，LCD显示，1路RS485/Modbus通讯 | |
AAFD-□ |
| 检测末端线路的故障电弧，485通讯，导轨式安装。 | |
ASCP200-□ |
| 短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS485通讯，1路GPRS或NB无线通讯，额定电流为0-40A可设。 | |
| 短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯，额定电流为0-63A可设。 | ||
配套附件 | AKH-0.66 |
| 测量型互感器，采集交流电流信号 |
AKH-0.66/L |
| 剩余电流互感器，采集剩余电流信号 | |
ARCM-NTC |
| 温度传感器，采集线缆或配电箱体温度 |
5.结束语
电气火灾监控系统与火灾自动报警控制系统定义的区别在于：火灾自动报警系统着重于考虑火灾已发生的报警及其处理；电气火灾监控系统着重于电气火灾发生前期的隐患先兆预警。前者是针对广泛的火灾类别；后者仅是针对电气系统的表述。针对电气火灾不断上升的趋势，采取有效的应对措施。随着祖国现代化建设的快速发展和人民生活水平的不断提高，用电量大幅增加，电气火灾事故的发生居高不下，造成的损失也是不可估量的。综合考察我国发生火灾的趋势，安装电气火灾监控系统是非常迫切的、必要的。如果能把低压配电系统中尚未造成火灾发生的隐患，事先有效地通过对漏电、温度的异常变化以及它们可能引起的火灾进行预报、监控，就能大大地降低火灾事故的发生，以保证人们的生命、财产安全。
参考文献
[1] GB50054一2011低压配电设计规范[S].
[2] JGJ16-2006 民用建筑电气设计规范[S].
[3] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版。北京:中国电力出版社，2005.
[4] GB50303-2002 建筑电气工程施工质量验收规范[S].
[5] GB50217-2007 电力工程电缆设计规[S].
[6] 余颖，顾伟国. 电气火灾监控系统的应用[S].
[7] 安科瑞消防应急照明和疏散指示系统/防火门监控系统/消防设备电源监控系统/电气火灾监控系统选型手册. 2022.05版
作者简介
陈怡锦，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为用电安全管理的研发与应用，手机：13774413253（微信同号）
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