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1、高层住宅剩余电流火灾防护分断电源、报警设计探讨李毅（北京维拓时代建筑设计有限公司，北京市）摘要 分析了高层住宅剩余电流火灾防护设计中分断电源、报警的现状及存在的问题，根据相关设计规范的要求，提出了高层住宅剩余电流火灾防护设计中分断电源、报警处理方式及电路的设计方案。关键词 高层住宅 剩余电流断路器 剩余电流监视器 分断电源 报警 在高层住宅的配电设计中，防护剩余电流引发火灾是必须考虑的一个问题。作为住宅建筑首先要满足国家标准GB50096-2011住宅设计规范的规定。依照该规范第8.7.2条第6款的要求，配电系统一般作法为：进线开关或馈线开关采用剩余电流断路器，在剩余电流达到整定值时起动切断电
2、源电路或报警。但是，剩余电流使断路器动作信号、剩余电流报警信号是否需要显示及如何显示，在工程设计中的做法因人而异。为了更好地执行和应用规范的规定，笔者就该问题来分析与探讨，提出实施对策及解决方案。1 高层住宅配电系统中剩余电流保护断路器的设置GB50096-2011中8.7.2条第6款规定：“每幢住宅的总电源进线应设剩余电流动作保护或剩余电流动作报警”。在工程设计中，由于建筑的类型、高度、面积的不同，对于上述条款的执行会有很大的差异。对于非独立型住宅，照明总电源处不宜设置剩余电流断路器。以高层住宅为例，一路电源进线所带住宅户数大约为40户左右，对于低压配电系统的接地型式为TN-S系统时，若照明
3、电源总电进线处设置剩余电流断路器，由于正常运行时线路的固有剩余电流值较大，甚至大于或等于整定值300500mA，造成其频繁误动或不能合闸，致使大面积停电，影响住户的正常生活。为了解决该类现象，在目前住宅电气设计中一般的做法是：对于别墅、联排、叠拼等低密度住宅完全按照8.7.2条规定，每幢住宅的总电源进线或每户电源进线设置为剩余电流断路器；对于多层住宅，剩余电流保护器按建筑单元来设置；对于高层住宅按住宅配电柜出线回路来设置。对于高层住宅动力电源进线，当含有消防负荷及重要负荷时，进线断路器不应有剩余电流动作保护功能，只能具有剩余电流报警功能，因为剩余电流故障突然断电将造成更大的损失。因此，对于消防
4、负荷及电梯、排水泵、给水泵等重要负荷，总电源剩余电流保护断路器应只报警不动作。附图1为一个高层住宅配电柜系统图示意（局部）。附图1 高层住宅照明、动力配电系统示例示意图是目前高层住宅配电系统设计的通常做法，即：照明柜（A1柜）每一路出线开关断路器均选用剩余电流断路器，当线路剩余电流超过剩余电流整定值时，断路器自动分断。动力柜（A5柜）总开关处采用剩余电流监视器来报警。以上做法完全能够满足住宅设计规范8.7.2条规定条文解释的要求。剩余电流断路器动作跳闸后，是否需要报警及如何报警？剩余电流监视器如何报警、报警信号应报至何处？报警线路应如何设计？有讨论的必要。 2 剩余电流火灾防护切断电路、报警分
5、析国家标准GB16895.2-2005/IEC 60364-4-42：2001建筑电气装置 第4-42部分：安全防护 热效应保护第422.3.10条中从火灾危险的观点规定了设置剩余电流保护器；GB 50016-2006建筑设计防火规范第11.2.7条和GB 50045-95（2005年版）高层民用建筑设计防火规范第9.5.1条规定了宜设置剩余电流火灾报警系统的条款，是GB50096-2011相应规定的依据。1） 剩余电流超限只报警剩余电流超限只报警不动作切断电路是指：当供电线路产生非正常剩余电流并达到设定值时，仅接通报警电路，但不起动机械开关电器来切断电路。用于剩余电流火灾报警电器有符合GB1
6、4287.2-2005电气火灾监控系统 第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器的探测器、由剩余电流互感器和继电器组成的剩余电流继电器、具有输出触点的剩余电流监视器、由国内一些断路器生产厂商适应市场需要派生的设有剩余电流报警模块或装置的断路器。对于不是机械开关电器的剩余电流式电气火灾监控探测器、剩余电流继电器、具有输出触点的剩余电流监视器，为了与剩余电流断路器区别，笔者称该类可开关量输出的剩余电流监测装置为剩余电流监视器（RCM）。在目前的设计图纸中，往往出现只在机械开关电器的断路器旁标注：剩余电流仅作用于报警。那么如何报警，在何处报警，设计中并没有明确的交代。实际的许多工程设计中，“剩余电流仅
7、作用于报警”成了一句空话，没有任何具体的做法。本人认为，剩余电流报警的具体做法应在设计图中明确指出。报警的位置无非3种情况，即现场报警、控制室报警、现场及控制室同时报警。现场报警信号应包括声、光信号，控制室报警信号除包括声、光信号外，尚应包括位置信号。方便运行人员、维修人员现场巡视并及时发现和处置事故，现场设置报警装置是必要的；同时宜在控制室设置集中报警装置，使值班人员能够及时发现故障的信息，并能够迅速通知电气运行、维修人员巡视和排除。若仅在现场设置报警装置，将存在延误故障排除的可能性，为此笔者认为剩余电流超限的现场、控制室均应设置报警装置。2） 剩余电流超限动作于分断电路剩余电流超限动作于分
8、断电路指：当供电线路的剩余电流达到设定值时，机械开关电器的剩余电流断路器分断电路，切断供电电源。目前的一些工程设计图纸中，对于剩余电流断路器动作信号并不做提取和处理。当剩余电流断路器自动分断后，我们可以认为是对故障情况已做了紧急处置，防止了事故的扩大。是否还需要断路器动作信号报警呢？笔者认为仍然需要，主要有以下2个原因。因为具有过负荷、短路、剩余电流保护的剩余电流断路器当过负荷、短路、剩余电流任一达到动作整定值均能够使剩余电流断路器自动分断电路，导致剩余电流断路器分断的原由需在电气运行、维修人员检查后才能确定；按照操作规程的要求，在排除故障后才能操作剩余电流断路器接通电路恢复供电。所以，笔者认
9、为剩余电流断路器尚应设置剩余电流超限报警装置。3 剩余电流断路器的剩余电流超限报警剩余电流保护断路器是在断路器的基础上加装剩余电流保护部件而构成；一些微型断路器采用拼装剩余电流脱扣器构成家用及类似场所用的剩余电流保护断路器，使其具有短路、过负荷、剩余电流的保护功能。对于无短路、过负荷的MCCB断路器加装剩余电流保护部件后而构成的剩余电流保护断路器是只有剩余电流保护的机械开关电器。为了解决总进线断路器和馈出断路器之间的保护具有选择性，满足住宅火灾防护的要求，总进线断路器宜设剩余电流保护和隔离功能的断路器；在TN-S系统中为了避免设总进线剩余电流断路器误动，馈出开关采用剩余电流断路器时，应选用具有
10、短路、过负荷的剩余电流断路器。一般的剩余电流保护断路器设置有短路、过负荷、剩余电流脱扣器，依据剩余电流脱扣器的输出触点接至分励跳闸回路还是报警回路使剩余电流保护断路器分为剩余电流故障时动作于使其分断、剩余电流故障报警、分断并报警三种类型。为方便介绍，简称为脱扣型、报警型、混合型。1） 脱扣型、报警型、混合型在断路器上设有剩余电流的显示脱扣型及报警型断路器在本体上均有一剩余电流指示按钮，当剩余电流值超过整定值后，指示按钮向外突出。此功能可帮助检修人员判断断路器动作是否由剩余电流故障引起，此功能非常重要，是必需的。某些断路器具有更全面的显示功能，如CM2L系列断路器，在断路器本体的下部有一个小的液
11、晶显示窗，可详细的显示故障状态及故障数据。断路器本体上的显示功能是其本身自有功能，无需设计人员特殊设计。但需要设计人员了解所选断路器的产品性能，根据工程项目情况选择适合的断路器。2）剩余电流在开关柜体上的显示一般是多个断路器安装在一个配电柜内，在配电柜的盘面上设有事故灯光信号装置或声光装置，将更加方便使用。特别是对于报警型断路器，声、光信号的提示，可帮助电气值班人员及时发现故障情况。可提取脱扣型断路器的脱扣动作信号及报警型断路器的报警信号，通过控制电路，在配电柜盘面上设置剩余电流故障显示灯，或同时设置显示灯及蜂鸣器。控制电路将在下面讨论。某些断路器配有可外接的剩余电流报警器，如SBL- B系列
12、，剩余电流报警器上设有指示灯及蜂鸣器，可安装在配电柜盘面上。剩余电流报警器与开关本体电路连接，断路器动作后，剩余电流报警器开始声光报警，构成混合型。3） 剩余电流超动作整定值时在控制室的显示如果剩余电流故障信号仅在配电柜盘面上显示，仍然有一定的缺陷。配电柜一般安装在无人值班的配电室内，电气值班人员无法及时得到故障信息。因此，还应将故障信号传输至有人值班的房间，如消防控制室、消防值班室等，并将剩余电流故障信息声光报警和显示。信号的传输可以采用二种方式，一种方式是采用多芯控制电缆传输，另一种方式是利用火灾自动报警系统总线传输。如设置电气火灾监控系统，可以将剩余电流信息通过该系统的总线传输和显示。目
13、前现行设计规范并未强制要求住宅项目必须设置电气火灾监控系统，本文不讨论利用电气火灾监控系统方式。4 剩余电流保护断路器动作、报警接点信号的提取剩余电流动作信号在配电柜上显示或在消防控制室或消防值班室显示，均需得到断路器剩余电流动作的开关量信息。获得断路器剩余电流动作的输出触点，是其报警电路设计的必要条件。并不是所有的断路器都配有我们需要的触点。一些断路器，如CM2L系列断路器，脱扣型及报警型均可输出动作触点，但需在选用时注明带“剩余电流通信报警模块”。SBL系列断路器，脱扣型断路器不提供剩余电流动作触点，如需可增设报警附件（报警附件非剩余电流报警专用，兼用剩余电流报警）；报警型断路器本体不提供
14、剩余电流动作接点，但所配外接报警器可提供。NSE系列断路器，脱扣型断路器不提供剩余电流动作触点，如需可增设SDV报警附件（SDV报警附件为剩余电流报警专用），报警型断路器本体提供剩余电流动作触点。各种系列断路器的情况并不一样，本文不再一一列举。在设计中，需对采用的断路器进行详细的了解，才能设计出合理的报警电路。5 剩余电流报警电路示例一利用剩余电流断路器动作或报警输出触点，通过控制电路，实现在配电柜盘面上声光报警，并经过控制电缆将信号传输至控制室信号显示装置。配电柜剩余电流报警电路主回路见附图1，控制回路图见附图2。附图2 配电柜剩余电流报警电路控制回路示例一附图2中，以配电柜为单元进行接线。
15、A1柜为照明柜，一般在馈电回路装设脱扣型剩余电流断路器，多个断路器动作信号接点并联，任一断路器因剩余电流超值动作，使-K01中间继电器吸合，信号灯点亮及报警电铃鸣响。A5柜为动力柜，一般在进线装设剩余电流监视器-B51，剩余电流达到整定值时，-B51动合触点吸合，使-K05中间继电器吸合，信号灯点亮及报警电铃鸣响。其它配电柜接线原理可参照A1、A5柜，动作信号及报警信号的提取不再赘述。利用剩余电流信息中间继电器-K01-K05动合触点远传，信息的接收端是控制室的报警装置。接线图见附图3、附图4。控制室需设置剩余电流报警信号盘，盘上设有信号灯及警铃，接线图按常规设计，本文不另述。附图3 报警信息
16、按柜传输接线图 附图4 故障总报警信息传输接线图附图3表示将每台配电柜报警信息分别传输，在控制室可以显示出具体故障的配电柜信息；附图4表示配电柜有故障，将各柜报警信息并联后传输，在控制室可以显示配电系统出现剩余电流故障。附图3、附图4做法各有利弊，具体传输方式可根据工程实际确定。笔者认为附图4方式比较经济、简洁，完全可以达到设计的目的。6剩余电流报警电路示例二设有火灾自动报警系统的高层住宅中，剩余电流保护断路器的动作、报警信号通过控制电路，利用火灾自动报警系统的总线将信息传输到消防控制室或值班室。其传输系统框图、接线示意图见附图5、附图6。附图5 剩余电流火灾报警信息传输系统框图附图6 剩余电流火灾报警信息传输接线图由剩余电流报警无源触点（B11、B14端子）接线至火灾报警系
