前言

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器報警無法消除問題在各項目中較為常見。電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器報警歸根結(jié)底是剩余電流值超過設(shè)定值引起的，從項目整體看剩余電流值超過設(shè)定值問題成因多、涉及回路多、相互影響多、隨末端負(fù)荷應(yīng)用情況變化快、排查難度大，在項目交付后遺留問題多，是較難根治的電氣問題之一。

本人結(jié)合某項目剩余電流故障排查工作，深入淺出地對剩余電流的成因、分析、排查及預(yù)防進(jìn)行闡述，建立排查典型模型及快速故障排查及快速故障解決工作流程，便于讀者后續(xù)更好地開展好剩余電流故障的預(yù)防與排查工作。

一、項目背景

某國際項目地上8層，地下1層，建筑類型為精裝住宅，主要設(shè)備房設(shè)置地下1層，每層10~12戶。戶內(nèi)設(shè)總開關(guān)（2P）、照明回路（1P）、分體空調(diào)（室內(nèi)是臥式暗裝管道式內(nèi)機）回路（1P）、浴霸回路（2P帶剩余電流保護）、廚房區(qū)插座回路（2P帶剩余電流保護）、生活區(qū)插座回路（2P帶剩余電流保護）；照明回路在床頭及入戶處按主燈、燈帶分回路雙控。非消防回路在低壓配電室出線處設(shè)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，報警定值每回路不大于300mA。配電室至豎井供電每4層一回路，T接供層箱后箱12戶分別采用單項220V供電，項目竣工階段發(fā)現(xiàn)漏電報警裝置多處報警，剩余電流值很大（10A），層箱總開關(guān)關(guān)閉后,層箱處仍可測到2A的剩余電流值，多戶剩余電流值較大，排查難度大。

二、剩余電流的產(chǎn)生

剩余電流是指低壓配電線路中各相(含中性線)電流矢量和不為零的電流。其產(chǎn)生的原因通常包括設(shè)備、線路的正常泄漏電流、設(shè)備、線路因絕緣故障產(chǎn)生的電流，供電系統(tǒng)中由于非全相整流負(fù)荷等原因引起的直流分量也會表現(xiàn)為剩余電流。

2.1設(shè)備線路產(chǎn)生的正常泄漏電流

用電設(shè)備因生產(chǎn)工藝、調(diào)壓變頻等原因會存在剩余電流，典型泄漏電流限值詳見下表1-4[1]。

表1:≤1kHzPE導(dǎo)體交流泄漏電流的限值

表3:220/380V單相及三相線路穿管敷設(shè)電線泄漏電流參考值單位:mA/km

表4:電動機的泄漏電流參考值

因此，應(yīng)結(jié)合設(shè)備負(fù)荷分布情況合理設(shè)置剩余電流互感器位置，以避免不必要的誤報；《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116[2]也明確規(guī)定，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器應(yīng)以設(shè)置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則，宜設(shè)置在第一級配電柜（箱）的出線端。在供電線路泄漏電流大于500mA時，宜在其下一級配電柜（箱）設(shè)置。選擇剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器時，應(yīng)計及供電系統(tǒng)自然漏流的影響，并應(yīng)選擇參數(shù)合適的探測器；探測器報警值宜為300mA～500mA。

因此結(jié)合本項目情況，從設(shè)備總體數(shù)量、允許限制及后續(xù)故障檢修與排查角度考慮，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器應(yīng)設(shè)置在層箱為宜，探測器報警值宜為300mA。

2.2設(shè)備線路絕緣受損產(chǎn)生的接地故障電流

在供電系統(tǒng)線路敷設(shè)過程中，線路在穿管、沿橋架敷設(shè)中刮傷線纜、接線盒蓋板安裝中螺絲壓破線纜及電線電纜頭制作過程中絕緣恢復(fù)不合格如圖1-5。設(shè)備絕緣損壞可能造成回路剩余電流值超過限制，當(dāng)設(shè)備、線路泄漏電流超出限值后屬于產(chǎn)品質(zhì)量、安裝質(zhì)量問題，需要進(jìn)行維修、更換，確保剩余電流指標(biāo)合格。

? ? ? ??

絕緣恢復(fù)不合格圖示（圖1-圖5）▼

2.3接線錯誤造成的剩余電流（N、PE混接）超過限制如圖6

圖6L、N導(dǎo)體混接

三結(jié)合項目問題的具體分析

故障電流可能產(chǎn)生的回路部位主要集中在如圖7中①-⑥所示，各故障點為故障表現(xiàn)如下：

圖7回路中常見剩余電流產(chǎn)生的位置

3.1絕緣損壞發(fā)生在點①

3.1.1 MCB保護特性：

當(dāng)①接地電阻或回路阻抗≤

，照明回路C型MCB短路保護跳閘；

當(dāng)①接地電阻或回路阻抗＞

，＜

時，照明回路C型MCB可能工作在短路保護跳閘，也可能工作在過載保護；

當(dāng)①接地電阻或回路阻抗＞1.1

時，照明回路C型MCB工作仍工作在過載保護；

當(dāng)①接地電阻或回路阻抗≤

時，照明回路C型MCB工作將正常工作，回路中存在大小為

（

為①點的接地電阻）的故障電流,回路能耗增加Q=

t；

3.1.2 消防隱患風(fēng)險：故障電流值＞300mA時，即

＜733Ω時，存在電氣火災(zāi)風(fēng)險（規(guī)范50116第9.2.3條文說明指出，泄漏電流達(dá)到300mA可能引起火災(zāi)的特性[2]）；

3.1.3 特點：MCB分?jǐn)嗪蠊收想娏鞑拍鼙幌收想娏髋c各分路開關(guān)的開合狀態(tài)無關(guān)；

3.2絕緣損壞發(fā)生在點②

3.2.1?MCB保護特性、消防隱患風(fēng)險同①：

3.2.2 特點：回路剩余電流值是否被消除受照明回路MCB、照明回路總開關(guān)及故障點②分回路開關(guān)決定，無故障照明分回路開關(guān)狀態(tài)對剩余電流值無影響；

3.3絕緣損壞發(fā)生在點③

3.3.1?MCB保護特性同①；

3.3.2 消防隱患風(fēng)險：

③處絕緣受損存在接地故障時，照明回路產(chǎn)生的剩余電流值表現(xiàn)為分流效應(yīng)，分流值為

（

為③處的總接地電阻）;其他回路（空調(diào)、浴霸、插座）的正常電流在中性線上除可按正常通道經(jīng)上級中性線回到電源測中性點外，還可以經(jīng)故障點③形成剩余電流,最終經(jīng)③處流出的剩余電流值為

（R2.5+10+185為回路中各規(guī)格導(dǎo)線電阻之和），當(dāng)

≥300mA時，存在電氣火災(zāi)風(fēng)險。戶內(nèi)總箱總功率為5.5kW，

=25A,戶內(nèi)部分N導(dǎo)體與PE導(dǎo)體等截面，按2.5mm毫米導(dǎo)線計算【

=7.41Ω/km=0.44Ω（60米）；

=1.83Ω/km=0.09Ω（50米）；

=0.0991Ω/km=0.06Ω（60米）】，取

=0.44Ω，

≤

=36.76Ω時剩余電流會超過300mA；因此，當(dāng)采用照明回路剩余電流定性分析時，如果照明回路③處的剩余電流值

≥1.185%

（將計算求得的可使故障電流大于300mA的

電阻值36.76Ω帶入

），回路存在電氣火災(zāi)風(fēng)險（300mA剩余電流時對應(yīng)的

值代入照明回路漏電分流值：根據(jù)并聯(lián)電路分流公式，

），本項目照明回路工作電流約2A，即照明回路漏電大于23.67mA（

≥1.185%

）時，存在電氣火災(zāi)風(fēng)險；可以看到，N導(dǎo)體接地故障點電阻大于36.76Ω時即可保證照明回路剩余電流值小于23.66mA，因此根據(jù)照明回路的剩余電流值較低（僅23.66mA）就認(rèn)為中性線N只是絕緣破損并不嚴(yán)重的判斷是錯誤的。

3.3.3 特點：

1)單獨開照明回路，剩余電流值不大，但房間內(nèi)所有回路的啟停都會按負(fù)荷電流的一定比例影響剩余電流值的大?。?/p>

2)對于

≤36.76Ω的故障點，當(dāng)主干線N導(dǎo)體有10A工作電流時，層箱會有反向分流，N線電流方向為從層箱至戶箱再到故障點③的反向電流，故障點分流約0.006/（0.006+36.67+0.44+0.44+0.09）=0.0198%,分流值為1.59mA；

3)此時如斷開照明回路的中性線，照明回路仍有L-燈具-故障點-等效PE的回路，最終形成燈具與故障點的串聯(lián)回路，照明回路全開式等效電阻

，此時照明驅(qū)動電源處的分壓為220*110/（110+36.67）=165V，小于驅(qū)動電源的最小工作電壓170V，照明回路無法點亮；

4)了解了③處的分流特性后，可以演化出主干線存在較大分流時的反向偵測手段；層總開關(guān)斷電后，干線中性線存在三相不平衡電流為10A時，如可在圖8測量點II處測到層總箱進(jìn)線中性線存在100mA的反向剩余電流，即1%分流，對應(yīng)以上電流模型可計算出等效接地電阻為R=0.008*100-（0.008+0.2）=0.5Ω；即本層存在一個僅0.5Ω或多個并聯(lián)等效電阻為0.5Ω的接地故障點;這種回路還表現(xiàn)出如下特點：單獨開照明回路剩余電流值較大，斷開戶箱內(nèi)照明回路中性線后，燈具仍能被點亮；

圖8層總箱與分箱布置圖

5)④⑥處絕緣受損同③處，⑤處絕緣受損同①處，再出不再贅述。

3.4剩余電流的平衡歸零現(xiàn)象

在剩余電流的檢查和測試中還有一個現(xiàn)象，例如某配電箱有20個回路，每個回路都有20mA的剩余電流值，總剩余電流值為90mA，而非400mA；再如某配電箱有20個回路，每個回路在開啟浴霸、空調(diào)后均約有300mA的剩余電流值，總剩余電流值為500mA，而非6000mA；歸根結(jié)底是因為在三相電源系統(tǒng)中，剩余電流在測量處因三相平衡效應(yīng)而無法檢測到；但這并不說明剩余電流不存在；（例如2.2中的圖2、圖3、圖4處如存在足以引發(fā)電氣火災(zāi)的300mA以上的剩余電流；1處測量點因平衡效應(yīng)無法檢測到）

如合上圖8層總箱中1號分箱回路開關(guān)，檢測到300mA∠0°的剩余電流值，送上2號分箱回路開關(guān)后，增加300mA∠120°的剩余電流值，最終表現(xiàn)為300mA∠60°的剩余電流值，如繼續(xù)閉合3號分箱回路開關(guān)，增加300mA∠240°的剩余電流值，其值與2、3回路和向量300mA∠60大小相等、方向相反，最終表現(xiàn)為0mA，從數(shù)值上造成3個回路剩余電流值最終為0的誤判，未能有效排查出問題回路；且容易造成測試者對表具精度產(chǎn)生懷疑和疑惑，放棄進(jìn)一步檢查。

因此消除剩余電流不利影響，必須逐回路測試，逐回路消除風(fēng)險的同時，也避免平衡效應(yīng)對測試回路的影響。

四剩余電流的快速排查與抽查驗收

了解了上述剩余電流的成因和原理后結(jié)合不同故障點處的技術(shù)特點，本人總結(jié)了一套快速有效的故障分析排查流程，需要使用的檢查設(shè)備詳見表5；

表5：剩余電流故障排查常用設(shè)備

4.1排查特大的剩余電流（N導(dǎo)體存在對地金屬短接的故障）：

層箱拉總閘（3P，MCCB），單測進(jìn)線中性線電流值，如中性線有電流（800mA），用二分法測量所有出線回路N導(dǎo)體，具體方法如下，快速確定有電流的出線回路（假設(shè)本層配電箱共有12路中性線出線）；

7、8、9回路故障類型對應(yīng)為圖7中，③⑥⑧處金屬性接地故障，表現(xiàn)為中性線斷開時照明可正常點亮；關(guān)段7回路對應(yīng)戶內(nèi)總開關(guān)（2P），剩余電流消失，說明7回路故障點在③⑥處；閉合7回路戶內(nèi)總開關(guān)采用鉗形電流表經(jīng)V處測試，如測到345mA說明7回路故障點在③、如在VI處到345mA，說明7回路故障點在⑥，如在V處測到245mA，VI處測到100mA，說明7回路在③⑥均存在故障；關(guān)段9回路對應(yīng)戶內(nèi)總開關(guān)（2P），剩余電流不消失，說明9回路故障點在層總箱至戶箱之間的線路上；

以上故障點故障點的電阻很低（0-50Ω）的故障點，故障電流大，應(yīng)立即進(jìn)行修復(fù)；

第8回路的中性線經(jīng)摸排為非本配電箱供電回路的中性線錯接至本箱，這也是一類引起剩余電流報警器誤報的主要原因。

對于層箱總開關(guān)為4P進(jìn)線的，可對總開關(guān)送電，將所有分開關(guān)斷電測試結(jié)論與以上測試結(jié)果基本一致，但對于發(fā)生在層箱總開關(guān)與層箱出線開關(guān)之間的故障點可能存在檢查盲區(qū)，應(yīng)注意專項排查。

4.2排查較大的剩余電流：

排除或斷開以上故障回路與系統(tǒng)的中性線連接后，總開關(guān)斷電時，進(jìn)線L1、L2、L3、N電流均歸0，將層箱總開關(guān)送電，確認(rèn)將所有房間照明全部打開（照明負(fù)荷為穩(wěn)定負(fù)荷，在斷電回復(fù)供電可正常工作，空調(diào)、浴霸等設(shè)備斷電后通常無法自動進(jìn)入工作狀態(tài)）后，將所有出線開關(guān)斷電，逐個回路逐一送，測量每個回路的剩余電流值，并記錄剩余電流值。此時最好2人帶對講機協(xié)同操作，1人送電記錄，另1人找到被送電戶后依次開啟空調(diào)、浴霸，五層排查詳見表6；

表6：5層總箱剩余電流排查

4.2.1表中房間501的漏電類型為：剩余電流值較小，受照明開關(guān)控制，不受其他回路負(fù)載影響的①型剩余電流故障，短期內(nèi)無電氣火災(zāi)風(fēng)險；但測定該回路所有燈具泄漏電流之和為2mA，剩余15mA均來自導(dǎo)線絕緣損傷，經(jīng)計算可知，該回路線路絕緣故障點等效電阻約為0.0146MΩ，遠(yuǎn)低于規(guī)范要求的線路絕緣電阻值不低于0.5MΩ的要求，隨著時間的推移絕緣故障可能隨發(fā)熱、絕緣老化等原因加?。灰虼嗽摶芈返氖Ｓ嚯娏魅詰?yīng)進(jìn)一步監(jiān)督并及時維修。

4.2.2表中房間507的漏電類型為：剩余電流值較大，受照明開關(guān)控制，不受其他回路負(fù)載影響的①型剩余電流故障，存在電氣火災(zāi)風(fēng)險，需立即修復(fù)；

4.2.3表中房間510的漏電類型為：剩余電流值較大，不照明開關(guān)控制，受其他回路負(fù)載影響的③型剩余電流故障，存在電氣火災(zāi)風(fēng)險，需立即修復(fù)；

4.2.4表中房間512的漏電類型為：僅照明回路剩余電流值較小，其他回路送電后剩余電流值上升明顯，存在電氣火災(zāi)風(fēng)險，需立即修復(fù)。

4.3打開問題戶箱門，對戶箱處剩余電流值問題回路進(jìn)行進(jìn)一步測試

閉合戶內(nèi)總開關(guān)采用鉗形電流表經(jīng)圖7，V處測試到剩余電流，表明①③點可能存在故障；如在VI處測到剩余電流值，表明⑤⑥點可能存在故障；

僅給照明回路供電，如果剩余電流值隨照明回路翹板開關(guān)的通斷而顯著變化，說明①處存在故障（含設(shè)備處的N與PE反接）；

給照明回路供電后，僅增加打開浴霸，因浴霸回路設(shè)有30mA，0.1S的剩余電流保護器，如浴霸回路開關(guān)未動作，但引起戶箱剩余電流顯著增加，說明圖7中③點；

以上操作可同理用于確定空調(diào)回路的故障點。

4.4線路檢查，故障點位的確定

如鎖定的剩余電流產(chǎn)生在設(shè)備、線路，應(yīng)優(yōu)先檢查設(shè)備剩余電流值是否正常、接線是否存在N\PE錯接的問題（如圖6）；排除設(shè)備及接線問題后，使用導(dǎo)線臨時替換掉疑似故障處導(dǎo)線（替線法），如故障消失即可鎖定該段線纜存在問題；對問題導(dǎo)線進(jìn)行絕緣檢查，如問題發(fā)生在導(dǎo)線連接處（如圖1~2），可重新恢復(fù)絕緣，如線纜發(fā)生破損的如圖（3~5），應(yīng)更換問題線路，以絕后患。

如鎖定的剩余電流產(chǎn)生在中性線（N），因所有設(shè)備的中性線均相互連通管，排查難度較大；以照明回路為例，應(yīng)采用二分法，取照明回路的中點斷開，以確定故障點在分點前后；配合合理使用替線法，可逐步鎖定問題接頭或?qū)Ь€，對問題接頭絕緣回復(fù)或更換問題導(dǎo)線。

利用二分法后確定絕緣故障的技術(shù)方法可采用絕緣搖測法和剩余電流法，兩種方法應(yīng)互為補充使用，各方法的特點詳見表7；

表7：故障點確認(rèn)方法對比

五剩余電流故障的質(zhì)量預(yù)控措施

故障的排查和處理屬于事后處理，不應(yīng)成為解決問題的主要手段，做好預(yù)控管理，避免故障的發(fā)生才是質(zhì)量管理的正確方式，具體方法如下：

5.1保證線纜、導(dǎo)線接頭處的絕緣質(zhì)量

5.1.1布管應(yīng)與穿線梳理規(guī)格匹配，線路較長或轉(zhuǎn)彎增多時應(yīng)加設(shè)過線盒；加強管口毛刺清理，特別是現(xiàn)場加工斷開管路處（圖9）；同時鍍鋅管內(nèi)部因加工工藝造成的毛刺也需要特別關(guān)注（圖10），可采用螺紋鋼穿入鋼管內(nèi)做打磨處理；金屬管路應(yīng)確保管路的等電位體系可靠，便于在絕緣搖測環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)線路的絕緣故障；

圖9：管道切管后的毛刺未清理

? 圖10：鍍鋅鋼管內(nèi)壁毛刺

5.1.2橋架敷設(shè)中應(yīng)盡量采用成品三通，在轉(zhuǎn)彎處采用倒角、圓弧角轉(zhuǎn)彎，不采用直角轉(zhuǎn)彎避免掛上導(dǎo)線，現(xiàn)場加工的彎頭及橋架斷面應(yīng)注意毛刺清理，避免劃傷導(dǎo)線；橋架與支架間的固定螺栓應(yīng)采用圓頭螺栓，螺母應(yīng)設(shè)置橋架外側(cè)。

5.1.3布線的質(zhì)量要求

1）檢查線纜的絕緣質(zhì)量，確保合格后方可使用；

2）導(dǎo)線敷設(shè)前應(yīng)對管口安裝護口進(jìn)行防護；

3）配電箱安裝時應(yīng)將回路的N線、PE線對應(yīng)做好回路標(biāo)簽，以便后續(xù)線路檢查中快速獲取同一回路的L、N、PE線；

4）新型裝配式管線一體化線纜（減少穿線造成的線纜絕緣破損），如圖11，及已納入建筑業(yè)10項新技術(shù)[3]中的導(dǎo)線連接器[4]（減少導(dǎo)線連接處的絕緣破損）、可撓金屬管（減少導(dǎo)管焊瘤毛刺，過多短管接長處毛刺造成的線纜絕緣破損）有利于減少布線系統(tǒng)絕緣受損的發(fā)生，建議推廣使用。

圖11：裝配式管線一體化線纜

5.2

絕緣搖測的真實、有效開展

5.2.1絕緣搖測對線路絕緣檢查至關(guān)重要，應(yīng)加強現(xiàn)場設(shè)備安裝前及送電前的絕緣搖測；按照《建筑電氣與智能化通用規(guī)范》GB55024[9]要求，低壓線路送電前的絕緣電阻值應(yīng)不小于1MΩ，對應(yīng)線路剩余電流值僅為

=0.22mA；因此正確有效的絕緣搖測可以滿足剩余電流的安全管理。

圖9：線路絕緣搖測

5.2.2現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)絕緣破損多發(fā)生在導(dǎo)線與管路或橋架之間，絕緣搖測中只按規(guī)范要求進(jìn)行相間、L-N、L-PE、N-PE檢查，無法發(fā)現(xiàn)此類故障，因此還應(yīng)增加各相對金屬導(dǎo)管、PE對金屬導(dǎo)管、N對金屬導(dǎo)管的絕緣搖測，以檢驗各導(dǎo)線與金屬導(dǎo)管之間的破損。

5.3

剩余電流測試的有效開展

剩余電流的平衡歸零效應(yīng)可以看出，剩余電流報警器不報警并不意味著不存在問題回路，因此剩余電流的檢查不應(yīng)是遇到消防系統(tǒng)報警后的整改排查，而應(yīng)像絕緣搖測一樣作為過程中的一個檢查驗收環(huán)節(jié)，從末端一個個回路逐步逐級排查，這樣才能切實保證項目的電氣消防安全；

5.4

插座回路應(yīng)進(jìn)行帶負(fù)載測試

插座回路為開端回路，當(dāng)沒有設(shè)備使用時，沒有工作電流的產(chǎn)生，進(jìn)而也無法驗證回路是否存在隨工作電流增加的分流式的剩余電流檢驗，因此應(yīng)對插座回路接入負(fù)載（如電燒水壺）進(jìn)行測試，如果引起了回路剩余電流保護器的動作，說明插座回路存在剩余電流故障，應(yīng)立即維修。