近年來,漏電火災報警系統(以下或簡稱“報警系統”)在各類工程中的使用愈見廣泛。該產品生產廠家日漸增多,技術水平亦日趨成熟,從功能、價格等方面拉開了檔次,基本可滿足目前各類工程的需要。然而,就筆者近幾年經手的工程項目而言,漏電火災報警系統與漏電斷路器配合使用上仍有混亂,而安裝報警系統的配電開關極數選擇在設計方案中也稍顯隨意。
漏電火災報警系統之所以稱之為系統,是因為 “當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時,能發出報警信號、控制信號并能指示報警部位”,最主要的是其通信采用總線式,以僅有的幾根線路就可以聯結整個系統,大大簡化了安裝布線;有的系統后臺主機采用可操作圖形界面,方便快捷地指示出各項實測參數及監測點位置。
對漏電火災報警系統有一簡單的理解,即可看作是漏電報警斷路器與地址解析、信息存儲等功能模塊的結合,如施耐德電氣的漏電火災監控系統就是由智能監控設備MC18采集漏電斷路器報警信號SDV和開關分合狀態信號OF等,并將這些信號通過通訊網絡(總線)上傳給一個或多個監控主機,同時MC18本體上的LED指示燈可以就地顯示漏電報警狀態。
而單個的漏電報警斷路器是在接地故障電流達到設定值時,通過其內部的無源開關點進行報警動作,每一個報警信號需要2根信號線引出。若工程中大量使用漏電報警斷路器,安裝位置又較分散,僅引至消防控制控室的報警信號布線就是一項繁重的工作。但檢測點數較少時,或報警信號僅設置在本箱柜時,維護及對報警信號的處理較為簡單,并不需要專業的技術知識,若能夠合理選用,則又是相比報警系統的優勢。
1、監控點數較少時沒有必要采用漏電火災報警系統
筆者曾經手一幼兒園配電箱柜的生產及安裝工程,該幼兒園配電室緊鄰門衛,即里間是配電室,外間為門衛兼值班室。配電室內共有5臺低壓配電柜,每臺柜內主開關處安裝了漏電火災報警系統,8路獨立式壁掛監控主機安裝在值班室,每個回路漏電電流設置為500mA/0.2S。
上述情況,筆者認為沒有必要安裝漏電火災報警系統。一是因為該配電室監控點數只有5點,若采用漏電報警斷路器,報警信號線只需1根10芯電纜即可,且值班室與配電室僅一墻之隔,布線十分簡便;一旦有報警信號,亦能夠快速確定報警部位。二是因為目前市場上漏電斷路器已是成熟產品,且大部分漏電電流可調,完全能夠滿足漏電報警的功能。
2、末端線路宜選用漏電斷路器
末端線路有兩個特點,一是負荷較多且分散,環境復雜,線路敷設方式不盡相同,二是用電設備種類多,設備及位置變換較為隨意,管理不甚嚴格的地方甚至還有私拉亂接現象。
若在末端線路安裝漏電火災報警系統,在有接地故障的時候,可以可靠、快速地找到故障線路,加以檢修消除火災隱患。但是,這樣一個系統,檢測點數可能將達數百個之多,大大增加了業主的初期投資,日后的系統維護也將是繁重的工作。
因為末端線路一般面對直接用戶,大多數的用戶又沒有專業技術知識,無法對線路的報警信號做出及時正確的處理,只能依靠專業維護人員來處理。而末端線路的兩個特點決定了這樣一個系統必將報警或誤報警頻繁,使維護人員疲于檢修,系統不能發揮應有的作用。
故筆者認為,沒有特殊要求的末端線路不必安裝漏電火災報警系統,而應當安裝漏電斷路器,在有接地故障的時候斷開回路。同時,可在末端線路的前級安裝報警系統,漏電報警電流與末端漏電斷路器動作電流按級差設置,避免同時或越級動作。
3、已安裝漏電斷路器時不必安裝漏電火災報警系統
在已經安裝了漏電斷路器的回路處安裝漏電火災報警系統,是一種功能性重復,如住宅的進線總開關,按《民用建筑設計規范》要求,住宅進線總開關需采用漏電動作斷路器,此處再安裝漏電火災報警系統,只是徒增成本而已。
盡管如此,經手項目中仍不時見到上述重復功能的圖紙,筆者曾試著和設計部門進行溝通,一些設計人員也未能說明所以然,只說是按規范設計圖紙,當真滑之大稽。
對重要線路和一些專用線路,為保證其供電連續性,在有輕微接地故障時不允許斷開電路,此時應采用安裝漏電火災報警系統的方式來實現報警功能;對一般線路,發生接地故障時應斷開電路,就經濟性而言,應安裝漏電斷路器。由于斷電能夠快速確定故障回路,故漏電火災報警系統與漏電斷路器不必同回路安裝。
若需要預報警功能,只需選擇有相應功能的漏電火災報警系統產品即可,如施耐德萬高WEFP系列產品即具有預報警功能。某回路接地故障報警電流設置為300mA,在泄露電流達到設定值50%時(150mA)時,主機即發出預報警信號。
在故障電流達到設定值時(300mA),監控單元報警動作,可通過分勵脫扣器斷開相應斷路器切斷故障線路。這樣,既實現了小接地故障電流報警,大故障接地電流跳閘的功能,又不必同時安裝價格相對較高的漏電斷路器。
漏電火災報警系統是一套監控系統,是以剩余電流探測的方式檢測線路的接地故障,并能夠以使斷路器脫扣的方式控制線路的通斷,具有相當的獨立性,它的安裝和使用對原有的配電系統結構不產生任何影響,配電開關的極數依然應按照是否需要電氣隔離的原則同時兼顧方便回路線纜的連接來選擇。
1、不必為安裝漏電火災報警系統選擇四極開關
在負載為單相、三相混合負載時,若選用漏電斷路器作為配電開關,則必須選用4極產品。若選用3極產品,因為漏電斷路器剩余電流電流檢測裝置安裝在開關內部,單相設備的N線不能通過檢測裝置形成回路,造成斷路器漏電脫扣器動作而跳閘。如圖1所示:
圖1 極漏電斷路器示意圖
圖1中,因N線不能穿過剩余電流檢測器,即N線電流被檢測為剩余電流,漏電脫扣器動作于開關跳閘。
但選用漏電火災報警系統則不同。漏電火災報警系統的剩余電流監測裝置為獨立式,即使配電開關選用3極產品,N線同樣可穿過探測器形成回路,不會發生誤報警或誤動作。如圖2所示:
圖2 極斷路器與漏電探測器示意圖
圖2中,斷路器為3極產品,安裝漏電火災報警系統時,其獨立式探測器安裝于斷路器下方,饋電回路N線仍可穿過探測器與箱柜內N排連接,實現對回路剩余電流的檢測。
當回路電流較大,相應出線電纜線徑較大或出線為母線型式時,上圖中的安裝接線方式就不再適用了,此時斷路器應選用4極產品,以便于N線的連接。同時考慮到增加N極觸頭會增加“斷零”的故障風險,4極斷路器可選用N極直通型,即斷路器的N極無開關觸頭,無論斷路器分閘或合閘,N極都是連通狀態。
2、當上級開關為漏電開關或安裝漏電火災報警系統時,下級雙電源轉換開關須選用四極
當某一級配電選用雙電源自動轉換開關時,其上級配電開關安裝了漏電火災報警系統時,雙電源必須選用4極產品以隔離不同進線電源的N線。這是因為雙電源轉換開關出線端是同相連接的,若不隔離不同的N線,則正常使用時由于N線的分流可引起漏電火災系統誤報警;當回路發生接地故障時,由于N線的分流,漏電探測器檢測到的故障電流要小于實際故障電流,從而發生漏電火災系統應報警而未報警的情況。詳見圖3說明:
圖3 上級開關安裝漏電火災監控系統時雙電源應示意圖
圖3中,正常使用時,由于雙電源兩側N線連通,N線電流有兩個通路返回電源端,這樣,任何一側電源配電開關處安裝的漏電探測器都會將分至另外一端N線的電流視為故障電流,從而發生誤報警的情況;
假設當用電設備的N線由于絕緣破損發生接地故障,故障電流本應沿雙電源合閘的一側PE線返回電源端,可被上級開關安裝的漏電火災探測器檢測到;但同時由于另一側未隔離N線,故障電流仍有一部分通過另一側N線并經連通的PE線返回,這樣,檢測到的故障電流要小于實際故障電流,漏電火災報警系統可能由于故障電流未達到設定值而不報警或拒動作。故上級開關安裝漏電火災報警系統或上級開關帶漏電功能時,下級雙電源必須選用4極產品。
漏電火災報警系統是通過對配電回路實行剩余電流監測發現線路的接地故障,從而達到避免由于接地故障引發電氣火災的目的,是以最終實現的目的命名的。但“火災”二字卻又第一時間將人們的思維直接引至消防系統,以為凡與火災有關的都應屬于消防系統范圍。
對于漏電火災報警系統的歸屬,筆者是這樣認為的:由于漏電火災監控系統“監視”的是配電回路,“控制”的是配電箱柜內的開關,與消防系統的感溫、感煙、消防按鈕等發生火災后的被動信號相比具有相當的獨立性,且其漏電火災探測器亦須電氣成套廠家來安裝,后臺監控主機也是獨立設備,故應將該系統納入強電施工范圍。
漏電火災報警系統在預防接地故障引發的電氣火災方面發揮著積極主動的作用,但在實際使用中,廣大設計人員更應深刻理解產品性能與安裝、維護要求,不錯用、不濫用,使漏電火災報警系統更好的發揮其作用。
本文編自《電氣技術》,標題為“漏電火災報警系統的應用和開關極數選擇”,作者為王文超。