電氣火災(zāi)預(yù)防技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

1、電氣火災(zāi)預(yù)防技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展施耐德萬高（天津）電氣設(shè)備有限公司王津先改革開放以來我國幾乎所有的省區(qū)、大城市的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中，電氣火災(zāi)無一例外地高居首位。大量案例說明，電氣火災(zāi)大部分是接地電弧性短路引起的火災(zāi)，即所謂“漏電火災(zāi)”。 1992年11月年我國頒布了GB13955-1992剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝與運(yùn)行第一次在標(biāo)準(zhǔn)中提出剩余電流監(jiān)測對(duì)電氣火災(zāi)的保護(hù)。在此基礎(chǔ)上1993年沈陽消防所制定了GB14287-1993防火漏電電流動(dòng)作報(bào)警器標(biāo)準(zhǔn)，這是第一個(gè)直接規(guī)范預(yù)防電氣火災(zāi)的消防產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)。這說明我國有關(guān)管理層早已經(jīng)意識(shí)到，僅僅依靠責(zé)任制度以及現(xiàn)有的通用電工產(chǎn)品，是不足以有效預(yù)防電氣火災(zāi)的。

2、上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頒布促成了內(nèi)置式電氣火災(zāi)報(bào)警器的誕生。該產(chǎn)品為90年代的產(chǎn)物，其內(nèi)置了斷路器，體積龐大，對(duì)剩余電流進(jìn)行監(jiān)控。圖1即為當(dāng)時(shí)產(chǎn)品： 圖1由于其改變成熟的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，體積大，散熱差，穩(wěn)定性不好原因，已被市場淘汰。2005年12月GB139552005剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝與運(yùn)行取代了GB13955-1992標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)提出：“企事業(yè)單位的建筑物和住宅應(yīng)采用分級(jí)保護(hù)，建筑物電源端的剩余電流保護(hù)裝置應(yīng)滿足電氣火災(zāi)的功能要求?！薄俺擎?zhèn)電網(wǎng)，再用電單位內(nèi)采用分級(jí)保護(hù)時(shí)，還應(yīng)考慮采用剩余電流保護(hù)裝置”2005年四川消防所又推出了GB50045-2005高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，要求“探測漏電電

3、流、過電流等信號(hào)”2006年6月沈陽消防所推出GB14287-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，在該標(biāo)準(zhǔn)第一部分的3.1、3.3中定義為：“當(dāng)被保護(hù)線路中的被探測參數(shù)超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)并能指示報(bào)警部位的系統(tǒng)，它由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器組成”；“探測被保護(hù)線路中剩余電流、溫度等電氣火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)變化”。 GB14287-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品提出了強(qiáng)制性的要求。它包括三個(gè)部分：“電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備”、“剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器”、“測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器”。 第一部分電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備：“電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備”（Alarmandcontrolun

4、itsforelectricfireprotection）是“能接收來自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報(bào)警信號(hào)，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)，指示報(bào)警部位，記錄并保存報(bào)警信息的裝置”。也就是習(xí)慣稱呼的“監(jiān)控主機(jī)”，以及“區(qū)域控制器”。其性能的基本要求是： 主電源應(yīng)采用220V、50Hz交流電源，應(yīng)具有主、備電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置； 應(yīng)能接收來自探測器的監(jiān)控報(bào)警信號(hào),并在30s內(nèi)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，指示報(bào)警部位，記錄報(bào)警時(shí)間，并予以保持，直至手動(dòng)復(fù)位；報(bào)警聲信號(hào)應(yīng)能手動(dòng)消除，當(dāng)再次有報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)，應(yīng)能再次啟動(dòng)； 第二部分剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器：“剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器”（Leakagecurren

5、tdetectorsforelectricfireprevention）是“探測被保護(hù)線路中可能引發(fā)電氣火災(zāi)危險(xiǎn)的剩余電流參數(shù)變化的探測器”。有獨(dú)立式探測器（具有監(jiān)控報(bào)警功能的探測器）和非獨(dú)立式探測器之分。其性能的基本要求是： 第三部分測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器：“測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器”（Heatdetectorsforelectricfireprevention）是“探測被保護(hù)設(shè)備或線路中可能引發(fā)電氣火災(zāi)危險(xiǎn)的溫度參數(shù)變化的探測器”。有獨(dú)立式探測器（具有監(jiān)控報(bào)警功能的探測器）和非獨(dú)立式探測器之分。其性能的基本要求是： 當(dāng)被監(jiān)視部位溫度達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，探測器應(yīng)在40s內(nèi)發(fā)出報(bào)警信號(hào)； 報(bào)警

6、值應(yīng)在55140的范圍內(nèi)；設(shè)定報(bào)警值與實(shí)際報(bào)警值的誤差不應(yīng)大于10； 對(duì)于獨(dú)立式探測器，應(yīng)有工作狀態(tài)指示燈和自檢功能；在報(bào)警時(shí)應(yīng)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，并予以保持，直至手動(dòng)復(fù)位。 當(dāng)被保護(hù)線路剩余電流達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，應(yīng)在60s內(nèi)發(fā)出報(bào)警信號(hào)； 根據(jù)GB14287-2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)許多廠家生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品，對(duì)預(yù)防電氣火災(zāi)起到一定預(yù)防作用。圖2即為目前國內(nèi)常見的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。探測器監(jiān)控單元 監(jiān)控系統(tǒng) 圖2對(duì)于電氣火災(zāi)的預(yù)防，國外特別是美國在1971年美國國家電氣法（NEC）要求工作電壓超過150V，一定額定電流等級(jí)以上用戶供電引入線全部裝接地地保護(hù)，但是此舉并沒有解

7、決早期建筑所面臨火災(zāi)危險(xiǎn)。大量的數(shù)據(jù)表明火災(zāi)根源多數(shù)是由電氣故障引發(fā)的，而3A的RCD僅能對(duì)由于接地故障引發(fā)的電氣火災(zāi)提供防護(hù)，在降低火災(zāi)領(lǐng)域存在一定的局限性。而故障電弧斷路器ACI（Arc-Fault Circuit-Interrupter）能對(duì)線路誤接或接觸不良引起的“串弧”及電纜破損，老化造成泄漏電流，長期形成電纜碳化引起并聯(lián)電弧提供保護(hù)。美國國家消防協(xié)會(huì)2001年的火災(zāi)問題概觀報(bào)告中詳細(xì)指出：每年平均發(fā)生73000件家庭電氣火災(zāi)，這些火災(zāi)造成591人死亡，1400人受傷以及超過十億美金財(cái)產(chǎn)損失。這些火災(zāi)有超過40000個(gè)可歸類住家的電氣配線因素，而其中83%原因是由電弧造成的。美國國家

8、消防協(xié)會(huì)2008年3月牽涉電氣配線及照明設(shè)備的住家建筑物火災(zāi)，報(bào)告中指出：2002年-2005年間全美平均估計(jì)每年有20900件牽涉電氣配線及照明設(shè)備火災(zāi)，大約一半火災(zāi)件數(shù)歸屬電弧的因素點(diǎn)燃火災(zāi)。2002年（NEC）要求所有在臥室內(nèi)安裝的支路，都要安裝法令列出的故障電弧斷路器（AFCI），以保護(hù)整條電路。2004年8月1日以后，美國市場銷售的家用空調(diào)必須裝有AFCI功能的電源插頭。UL1699標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)范AFCI的。UL1699發(fā)展于上世紀(jì)90年代，用于識(shí)別由于小電流引起的故障電弧造成電氣火災(zāi)。根據(jù)UL1699標(biāo)準(zhǔn)，在AC線路上，當(dāng)AFCI在0.5s內(nèi)察覺8個(gè)半周的故障電弧，斷路器執(zhí)行脫扣。有效

9、地防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。2008年美國電氣安裝規(guī)范（NFPA-NEC-2008）所有安裝在居民樓單元的居室、餐廳、起居室、客廳、書庫、書房、臥室、日光浴室、娛樂室、儲(chǔ)藏室、走廊或類似房間出線盒供電的單相120V15A-20A的電路均應(yīng)采用電弧故障斷路器保護(hù)。IEC國際電工委員會(huì)2008年12月2-4日在西班牙巴舉行IEC/SC23E/WG2電擊防護(hù)組會(huì)議。會(huì)議討論了電氣火災(zāi)保護(hù)電器。IEC中央辦公室分配標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為：IEC62606，并同意產(chǎn)品改名為“電弧故檢測電器（Arc fault detection device）即AFDD”。電弧故檢測電器（AFDD）的IEC標(biāo)準(zhǔn)工作是以美國提供的ULl有

10、關(guān)ACI為研究基礎(chǔ)，而北美的電壓系統(tǒng)與IEC的電壓系統(tǒng)不同，北美為2V，IEC為23V。所以目前此項(xiàng)工作主要研究了以下幾方面的內(nèi)容：使用和分析收集到的有效信息，歸納230V（IEC電壓系統(tǒng)）和2V（北美電壓系統(tǒng)）的單相支路產(chǎn)生電弧可能的相似性和差異，將研究范圍限制在AC23V故障電??；用于火災(zāi)保護(hù)的3A的RCD和電弧故障斷路器，兩者相互補(bǔ)充；依據(jù)各國的安裝規(guī)則來定義常規(guī)試驗(yàn)；進(jìn)行更多的材料測試，以確定著火等級(jí)；基于確定的著火等級(jí)并考慮典型負(fù)載，確定脫扣曲線；確定誤脫扣水平；由于多頻負(fù)載的接入，還要考慮不同頻率下的情況?；谏鲜?，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和廠商開始研究與試制開發(fā)電弧故檢測電器（AFDD），為

11、了規(guī)范我國電弧故檢測電器（AFDD）上海電器科學(xué)院2011年機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電弧故障檢測裝置（AFDD）標(biāo)準(zhǔn)通過專家審查上報(bào)發(fā)改委審批。沈陽消防所同時(shí)編制的民用建筑電氣防火設(shè)計(jì)規(guī)范在7.2章“建筑高度大于12m、舞廳、演播廳舞臺(tái)等類場所上方設(shè)置的照明燈具線路，應(yīng)設(shè)置故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器或起同等作用的斷路器。其他供電線路的末端配電箱內(nèi)宜設(shè)置具有故障電弧探測功能的保護(hù)裝置?！薄敖?jīng)營電器產(chǎn)品場所、網(wǎng)吧、賓館內(nèi)電冰箱和電熱水器等類長期使用插座為供電的場所，應(yīng)使用防火電弧故障監(jiān)控報(bào)警功能的插座，或插座前端設(shè)置類似電弧故障保護(hù)裝置。”與此同時(shí)2011年沈陽消防所也將GB14287.4電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

12、第4部分故障電弧探測裝置標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批。無論從產(chǎn)品生產(chǎn)還是應(yīng)用，國家已經(jīng)把電弧故障檢測裝置（AFDD）納入國家發(fā)展規(guī)劃。無論是AFCI（電弧故障斷路器）還是AFDD（電弧故障檢測裝置）都是檢測與判斷串弧與并弧來完成電氣火災(zāi)預(yù)防的。圖3和圖4說明了檢測串弧與并弧預(yù)防電氣火災(zāi)的重要性。 圖3圖3解釋了由于電路電纜電線松脫或連接不良造成串聯(lián)電弧。電纜電線破損，老化造成電流泄露，長期形成電纜碳化，引起并聯(lián)電弧。 圖4我們知道，電路發(fā)生過電流或短路，可以通過MCB或熔斷器進(jìn)行保護(hù)；電路對(duì)地泄露產(chǎn)生剩余電流電弧可以通過RCD進(jìn)行保護(hù)；但是電路發(fā)生串?。▓D5）或并?。▓D6），由于其故障點(diǎn)接觸不良，未被熔融而產(chǎn)生電

13、弧或電火花，電弧電流較小，電弧電流在斷路器保護(hù)曲線以下，因此斷路器和熔斷器不能對(duì)串弧與并弧進(jìn)行保護(hù)。從而使電弧持續(xù)存在，而略大于0.5A的電流產(chǎn)生的電弧溫度即可達(dá)到2000-3000，足以引燃任何可燃物，而且電弧的維持電壓低至20V時(shí)仍可使電弧連續(xù)穩(wěn)定存在，難以熄滅。這種電弧稱為電氣火災(zāi)的點(diǎn)火源。所以電路中即使有MCB和熔斷器保護(hù)或目前的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)，都不能有效地阻止電氣火災(zāi)，所以在2010年電氣火災(zāi)占火災(zāi)事件的30%。圖5：接觸不良產(chǎn)生串弧 圖6：將金屬緊固釘用力壓在電線上產(chǎn)生并弧防范電氣火災(zāi)的AFCI或AFDD技術(shù)與防范剩余電流的RCD技術(shù)可彼此存在而不互相抵觸，如結(jié)合傳統(tǒng)過載與短路保護(hù)的斷路器功能可以提供對(duì)于電氣安全的完整防護(hù)。美國目前根據(jù)UL1699標(biāo)準(zhǔn)核準(zhǔn)使用的AFCI類型有4