電氣火災探測器

所謂漏電，就是線路的某一個地方因為某種原因（自然原因或人為原因，如風吹雨打、潮濕、高溫、碰壓、劃破、磨擦、腐蝕等）使電線的絕緣或支架材料的絕緣能力下降，導致電線與電線之間（通過損壞的絕緣、支架等）、導線與大地之間（電線通過水泥牆壁的鋼筋、馬口鐵皮等）有一部分電流通過，這種現象就是漏電。當漏電發生時，漏泄的電流在流入大地途中，如遇電阻較大的部位時，會產生局部高溫，致使附近的可燃物著火，從而引起火災。此外，在漏電點產生的漏電火花，同樣也會引起火災。

剩餘電流式電氣火災監控探測器有以下分類：

1、非獨立式探測器

能探測剩餘電流，並在該剩餘電流達到設定值時輸出一個報警信號（電信號或機械信號）。它必須與監控設備連用。

最簡單的非獨立式探測器僅由一個剩餘電流互感器、一個微功率繼電器（如干簧管）組成。較完善的非獨立式探測器具有報警電流設定、地址編碼等功能，以集中方式供電。

由於沒有聲光報警，在現場不易及時發現是哪一路線路發生接地故障，使它的應用受到一定的限制。

2、獨立式探測器

能探測剩餘電流，並在該剩餘電流達到設定值時發出一定強度的聲報警和光報警信號，並予以保持，直至手動複位；還應有工作狀態指示燈和自檢功能。它可以單獨使用。

較完善的獨立式探測器具有報警電流設定、剩餘電流電平顯示（電流數值或設定值百分比）、報警信號輸出（電信號或機械觸點信號）、脫扣信號輸出（控制斷路器的脫扣器動作的機械觸點信號）、脫扣輸出延時設定。

一般來說，獨立式探測器以現場220Vac方式供電，以便單獨使用。如果採用集中24V方式供電，意味著必須要接到監控系統中，除非專門為它配一個降壓整流器。

為連接到監控系統中，可以外接一個地址編碼/收發器。許多型號的獨立式探測器已把地址編碼/收發器集成在內。

獨立式探測器以功能區分，可以分為：

⑴剩餘電流探測器

剩餘電流探測器遵循GB14287.2-2005標準，單純以剩餘電流探測報警為目標。在工程中使用，已能符合GB50016-2006《建築設計防火規範》、GB50045-94（2005版）《高層民用建築設計防火規範》、GB13955-2005《剩餘電流動作保護裝置的安裝和運行》中關於電氣火災監控的要求。

⑵擴展型電氣火災監控探測器

擴展型電氣火災監控探測器是在剩餘電流探測器的基礎上，增加了對電流、電壓的監測，具有過電流、短路、過電壓、欠電壓、缺相、斷零等電路故障的綜合電氣報警功能，對供用電提供較全面的安全監控。然而過度地追求多功能，會淡化電氣火災監控系統的基本任務，降低探測器的可靠性。例如不恰當地加入計量功能、防雷功能等，將可能與國家相關標準相抵觸。電氣火災監控探測器不應當企圖代替現有成熟的電器附件。

獨立式探測器以結構區分，可以分為：

⑴外置互感器式探測器

剩餘電流互感器與探測器本體分離，互感器通過一段信號線與探測器連接。

這種方式為安裝提供了很好的靈活性，只要配用不同窗口尺寸的互感器，就可以使用在各種電流等級的線路上。互感器與探測器本體可以相距數米至數十米。但這種方式對互感器及信號線的要求較高。

⑵內置斷路器式探測器

把斷路器、剩餘電流互感器集成在探測器內，類似於RCBO。

這種方式使安裝變得很方便，只須接進線和出線。由於廠家整體裝配，用戶無須顧慮周圍電磁環境的干擾。有些型號還內置了電動操作機構，具備自動或遙控分閘和合閘的能力，特別在無人值守的場所，能有效地提高設備運行率。這種探測器一般都具有不同程度的擴展功能。由於內部結構較複雜，因而對零部件的可靠性要求較高。而且內置斷路器的電流容量是固定的，因此只能運行在最大正常工作電流不大於斷路器額定電流的線路上。

⑶多通道式探測器

在一個探測器上可接入2個及以上的剩餘電流互感器，同時監控多個供電迴路。有的型號把通道做成卡式組件，每個通道有獨立的地址、設置、報警和輸出，在相同的探測器機架上可靈活組合成1～10通道探測器。

這種方式實際上可看作是若干個探測器與區域控制器的組合，本身就形成了一個簡易監控系統。它特別適用於多個需要監控的迴路較為集中的地方，例如一級配電櫃、小型配電室。一台10通道探測器就可以對500m2以下的網吧、餐廳等營業場所的接地故障進行有效監控，大幅度節省了投資。

剩餘電流式電氣火災監控探測器的選型

不同形式的剩餘電流式探測器，各有特點、各有所長，不能以形式“分代”，也不是孰優孰劣的問題。現在來預測剩餘電流式探測器的結構“發展方向”尚為時過早。對於不同的場合，有不同的使用需求，設計電氣火災監控系統時應進行合理的選型。

1、應掌握的幾個原則

●選用經過國家消防電子產品質量監督檢驗中心型式檢驗的產品，不能用沒有消防檢驗報告的產品。

●選用生產工藝成熟、服務有保障、有歷史積澱的產品，慎用未經長期實踐應用考驗的產品（不論多麼廉價）。

●盡量選用同一系列的產品，避免選用過多的型號。這有利於安裝調試、運行管理、維修服務。

2、應考慮的幾個細節

●宜採用獨立式探測器，使現場人員能更直接地得到報警信息。

●當監控點相對集中時（如變電房內的開關櫃），可採用多通道探測器，以簡化安裝及節省投資。

●應選擇報警值和動作時間可調、剩餘電流值可顯示的探測器。這樣不僅可以現場設定報警值，避免靈敏度過高、實現選擇性保護，又可掌握正常運行時的泄漏電流值，為故障的處理提供參考依據。

●應採用能接收監控主機的控制信號並可現場設定輸出或不輸出脫扣信號的探測器。在許多情況下，即使要求發生接地故障時只報警而不斷電，也還希望在必要時能通過監控主機遙控斷電。探測器輸出的脫扣信號，最好是能直接接通分勵脫扣器激勵電源的開關量（即探測器內的繼電器觸點，容量至少應是250V/1A）。受控的斷路器應配備分勵脫扣器。一般探測器與斷路器裝在同一個配電櫃內，因此分勵脫扣器的激勵電源宜就地採用220V，而不必用遠控才必須的24V。另外，為反映斷路器的分合狀態，探測器還應具有接收斷路器輸出取樣或斷路器輔助開關信號的輸入端子。

●要充分考慮使用對象、環境以及操作人員的習慣和素質。強調現場操作的易用性、參數設定的直觀性。有些產品的報警參數、動作特性採用LCD顯示、多層菜單、步進設定的方式，如果手頭沒有說明書，恐怕電氣工程師也不容易很快弄好。對大多數現場管理電工來說，清晰的面板標示、開關式的設定操作是比較容易掌握的。

●應注重探測器結構的堅固性、長期運行的可靠性，以及強電環境下的電磁兼容性能。美觀只是次要的考慮。有些產品的外觀確實漂亮，但單薄的塑料外殼是否足夠堅固（特別是內置斷路器式探測器），電磁屏蔽能力是否足以保護探測器內部電路抗禦強電磁干擾，都是需要考察的。畢竟這裡需要的是坦克而不是轎車。

●盡量從整個系統的角度考慮後續工程的投資效益和施工難度。例如採用“二匯流排”方式的探測器，如上篇（《再談》）提到的，專用電源線是一項不小的費用。有一個400多個監控點的項目，設計“二匯流排”的電源線單線截面要求2.5mm2，總長達4km。且不說現在銅是多麼貴，光是布線穿管的施工難度，比RVVSP2×1.0的雙絞軟線就大許多。又例如某項目規模很小，但要另造幾個配電櫃；這時不妨考慮用幾個內置斷路器式探測器，直接串到線路里就可以了。

●要注意剩餘電流互感器與線纜的配合。不同電流等級和結構的線纜、不同排列方式的銅（鋁）排，對剩餘電流互感器窗口尺寸的要求也不同。筆者接觸過的不少設計圖紙，雖然確定了探測器的型號，但沒有顧及剩餘電流互感器。其實，外置互感器式探測器選型設計中相當大的工作量在於確定剩餘電流互感器的型號。圓型窗口的互感器適合多芯（3+1）電纜，矩形窗口適合銅（鋁）排和單芯電纜組。

關於剩餘電流互感器

剩餘電流互感器是剩餘電流監控探測器的重要組成部分。

1、基本要求對剩餘電流互感器最基本的要求是：

●mA級的高靈敏度（10～1500mA）；

●輸出的寬線性（±5%）；

●40A以上過載衝擊后的恢復能力（±1%）；

●擬合電流偏離窗口中心位置時輸出的一致性（±5%）；

●足夠的窗口尺寸（1.3倍線纜截面積）。

2、外置式剩餘電流互感器

對於外置互感器式探測器，由於剩餘電流互感器與探測器本體分離，安裝在配電櫃內斷路器附近，很可能周圍還有其他大電流迴路的線纜，對剩餘電流互感器會產生很強的電磁干擾，因此還有特別的要求：

●儘可能低的漏磁；

●儘可能高的輸出電平；

●良好的屏蔽性能；

●良好的絕緣性能；

●抗干擾的信號傳輸能力；

●儘可能小的體積、安裝方便、牢靠。

這些性能的高低，取決於剩餘電流互感器的設計、用材和工藝。

3、“開合式”和“閉合式”剩餘電流互感器

在結構上，目前有“開合式”和“閉合式”兩種。開合式剩餘電流互感器由上下或左右兩部分組成，可以在線纜敷設完成後再安裝，對後期增補的漏電監控工程尤為方便，但精度和穩定性較低且價格較高。閉合式剩餘電流互感器性能穩定，但安裝時必須穿線，適合在配電櫃內預裝。

有些閉合式剩餘電流互感器把三個C.T（電流互感器）組裝在一起，成為“組合式剩餘電流-電流互感器”。廠家的意圖是為配電櫃組裝提供一定程度的方便，但筆者不贊成這樣的安排。如果用戶需要電流檢測，完全可以自行採購工藝上很成熟、市場上很便宜的C.T。這種結構還帶來三個C.T與緊靠在一起的剩餘電流鐵芯的漏磁疊加干擾互相影響，理論分析表明在很多情況下將產生偽讀數。另外還會帶來很多使用上的適應性問題。

4、信號輸出方式

外置式剩餘電流互感器的信號輸出方式有兩種：“直接輸出方式”和“變換輸出方式”。

直接輸出方式與C.T一樣，在無源狀態下工作，輸出是50Hz的工頻信號。為獲得較高的輸出電平，互感器二次線圈匝數很多，因而輸出阻抗較高，傳輸過程易受干擾。除非採用性能良好的屏蔽手段，否則在配電室內強而複雜的電磁環境里，超過5米的傳輸距離將可能使信號受到嚴重干擾，以至不能反映真實的剩餘電流。

變換輸出方式一般是有源的（由探測器提供電源），輸出是直流信號或載波信號。互感器內部含有線性變換電路（或變換元件，如霍爾感測器等）和放大、校正、調零電路，可以做到較高的輸出電平和較低的輸出阻抗。變換輸出方式的性價比高，在配電室內用一般的導線傳輸距離可達50米，信號畸變小於1%。

5、外置式剩餘電流互感器的選配

根據GB14287.2-2005，在不同等級的電流迴路上，對剩餘電流互感器的電性能要求是相同的，只是窗口尺寸不同。下圖是剩餘電流互感器安裝在斷路器下端的選型參考。圓形電纜與圓形窗口互感器的選配與此類似。

剩餘電流式電氣火災監控探測器的工程安裝

常見問題

⑴配電櫃未預留監控探測器和剩餘電流互感器位置

有不少這樣的情況：設計需要增補剩餘電流報警，監控探測器和互感器的型號尚未最後確定，或未取得監控探測器和互感器的實物和準確尺寸數據，配電櫃就先行投入裝配。結果遲到的探測器和互感器沒有合適的安裝空間，造成配電櫃返工。應先採購監控探測器和剩餘電流互感器，至少要取得樣品，合理規劃好配電櫃面板和內部布局，才進行配電櫃的製作和裝配。

⑵監控探測器在配電櫃內位置不當

監控探測器應安裝在配電櫃面板（或櫃門）上。有不少配電櫃的裝配為了簡便，把探測器裝在櫃內。當櫃門關上后，聲光報警都感覺不到了，保護在很大程度上就失去意義。如果一定要裝在櫃內，則必須保證探測器的報警燈光和聲響不被屏蔽。

⑶監控探測器電源取電點不當

探測器的工作電源應從斷路器的進線端取出，即使斷路器分斷，探測器仍能工作。

探測器工作電源和取樣的零線（N、No）如果取自剩餘電流互感器的上游，則其相線（L、Lo）也必須取自剩餘電流互感器的上游（見圖4a）。有時因配電櫃內布局所限，也可以把剩餘電流互感器安排在斷路器的進線端，這時探測器工作電源和取樣都應取自剩餘電流互感器的下游（見圖4b）。圖4c、d的接法，使探測器工作的單線電流通過了互感器，將會造成剩餘電流探測的誤差。

⑷配電櫃製作和裝配未顧及通訊匯流排聯網

系統通訊匯流排聯網是後期工程的工作，作為配電櫃裝配無須連接；但應在探測器附近留有足夠的空間，以方便匯流排聯網的接線。還應考慮給通訊纜線留有進出線孔和固定位置。櫃內通訊纜線的走線路徑應盡量遠離380V高壓和發熱部件。

⑸配電櫃內其他用電部件電源取電點不當

經常出現配電櫃裝配完成後，空載試通電時探測器報警，或顯示相當數值的漏電電流。這往往是配電櫃內其他用電部件（如指示燈、風扇、保護器、整流器等等）電源取電點不當。原因與第⑶點相同。

我們必須牢記，凡是裝有剩餘電流保護或報警裝置（包括RCBO）的線路，相線和零線必須同時同向穿過剩餘電流互感器，而保護地線（PE）不能穿過。穿過剩餘電流互感器后的下游線路必須是獨立的，不能與剩餘電流互感器的上游線路“共零”或有任何電氣連接，零（N或PEN）線不允許重複接地。