配电柜内是否要安装消防产品？

  对于与电力变压器直接连接的一级配电设备（低压成套开关设备），配电柜内一定得安装消防产品或具有类似功能的开关电器。对于车间或者楼层的总配电室也即二级配电设备，不管是PCC（以配电为主的低压成套开关设备）还是MCC（电动机控制中心的低压成套开关设备），也一定得安装消防产品及类似功能的开关电器。对于末端的三级配电设备（低压开关柜或者控制柜），则按实际的需求考虑是不是安装消防产品。

  现代的供用电一般有四套系统，其一是SCADA，用于电力监控；其二是DCS，用于生产的全部过程的分散式控制；其三是FF，即消防联动控制系统，用于电气火灾的防护和操控，第四是楼宇自控系统BA。它们在管理系统下实现数据交换和资料共享。在这里，消防联动控制系统FF很重要，是现代物业管理核心技术的重要组成部分。

  消防产品和消防管道系统，平时用不到，看似多余且还占用一定的成本，然而若发生了火灾，它却能救人于水火。事实上，消防产品的敷设和安装，是有施工规范的，必须不折不扣地执行。

  图1是我用CAD的三维功能绘制的低压开关柜视图，我们正真看到低压开关柜内有各种开关，还有主母线铜排。当电流流过开关和主母线后，依照焦耳定律我们大家都知道它们会发热。依照牛顿散热公式，结合焦耳定律，我们大家可以推导出母线系统的额定电流和温升，其表达式如下：

  式1和式2中的S和M是导体截面积和截面周长；ρ是某温度下的电阻率，ρ0是零度时的电阻率；α是电阻温度系数，θ是导体表面温度；Kt是综合散热系数，它是热对流、热传导和热辐射的综合；I是运行电流。

  注意看式2，我们正真看到导体表面温升与电流的平方成正比，与综合散热系数Kt成反比。这就告诉我们，低压开关柜内的元器件的温升不但取决于电流的大小，还取决于低压开关柜的散热能力。

  对于图1，如果我们把低压开关柜的密封程度提高，也就是提高它的防护等级IP值，则低压开关柜内部的温升必然提高。实践和理论都告诉我们，在低压开关柜内部，温升最高处是在导电部件的搭接处。以图1为例，温升最高处在主母线的搭接处，主母线与分支母线的搭接处，以及抽屉主回路与分支母线的接插件处。

  式3中，K是材料系数，F是接触压力，m是接触形式。如果是面接触，m=1；如果是线。注意接触电阻Rj的单位是微欧。

  注意2：我们把导电材料外表面温度与环境和温度的摄氏度测量值直接相减得到温升值，此时温升的单位是℃，也可以把两者均加上273.15换成开尔文温标K后再相减，此时温升的单位是K，但温升的数值是一样的。为此，在国家标准GB/T 7251.1-2013《低压成套开关设备和控制设备 第1部分：总则》中，定义温升的单位是开尔文温标K。

  由此可见，若消防联动控制系统需要监视低压开关柜，则母线的温升以及各类重点接插件处的温升是主要监视对象。

  注意3：当单相接地故障电流在10毫安到50毫安之间时，虽然漏电电流不大，但会对人体产生电击作用，故此漏电保护以保护人体免遭电击为主要任务，其动作启动电流为30毫安；当单相接地故障电流在50毫安到100毫安时，此漏电保护以人体电击防护和消防防护兼有；当单相接地故障电流大于100毫安时，此漏电保护以消防防护为主。

  从单相接地故障防护的观点看问题，不管是消防防护也好，是人体电击防护也好，它们的测量和控制原理都是一样的。

  注意3：式5是通过零序电流互感器测量漏电电流的原理，也是通过三相电流与中性线电流的相量和来求得单相接地故障电流的原理。前一种方法常用于较小规模漏电的检测，且与漏电保护器RCD有关。后一种方法则与大电流断路器的单相接地故障G保护有关。它们是消防联动控制系统在低压开关柜内测量漏电的基本原理。

  注意4:漏电流又叫做剩余电流，其实它就是三相不平衡电流与中性线电流的之差。剩余电流的字面意思就这么来的。

  图5中，左上方是电力变压器的低压绕组。与电力变压器低压绕组直接连接的配电开关设备叫做一级配电系统的配电柜，图中以QF1、QF2和 QF3断路器以及系统母线均发生在一级配电设备内部，由于漏电电流比较大，它们均属于消防防护。单相接地故障3和单相接地故障4均发生在二级配电系统，同样也属于消防防护；单相接地故障5发生在三级配电系统，一般属于人身安全的电击防护。

  当低压开关柜内温升过高后，绝缘材料表面的绝缘性能会下降。再加上绝缘材料表面的污染因素，绝缘材料会发生爬电现象。爬电发展到最后，绝缘材料出现热击穿，引发单相接地故障，严重时会出现电弧。

  综前所述，我们已知道按供配电级别划分的低压开关柜。一般来说，一级和二级配电设备所对应的低压开关柜都要安设消防产品，以监视温升、单相接地故障和弧光等等。

  低压开关柜按功能可分为以配电为主的PCC开关柜和以电动机控制为主的MCC开关柜，这里的PCC意思是POWER CONTROL CENTER（电能控制中心），MCC意思是MOTER CONTROL CENTER（电动机控制中心）。在PCC中，以温升监视、单相接地故障监视和弧光监视为主；在MCC中，以母线搭接面温升、各类接插件温升、单相接地故障监视为主。

  值得一提的是：ABB的MNS-is电动机控制中心MCC柜，在抽屉接插件上安装了专门的传感器，既可以监视温升，也可以监视单相接地故障，实现了消防监视参量一体化。这种专门传感器把监视量通过内部网络发送到柜内监控中心，做到实时监控，而柜内监控中心又通过专用网络把信息传送给DCS和FF，实现数据传输联动，并按权限操控要求接受DCS和FF发布的遥控命令。

  我在指导学生毕业设计时，参照ABB的MNS-is思路，让学生们也来设计低压开关柜内专用的消防产品。学生们广开思路，设想了很多方法，其中采用电流变换器采集数据的方法很成功。这位学生毕业后在某公司从事于推广消防产品的工作，据说很不错。可见，他真的做到了学以致用。

  主要还是看当地政策以及配电柜的重要性决定的，根据《建筑规划设计防火规范》GB50016规定配电房是需要做气体自动灭火系统的，特别是高层建筑配电房是强制要求做气体自动灭火系统，可选择的有柜式、管网、悬挂式七氟丙烷灭火系统、ig541气体灭火系统等。

  如果是单个配电柜、电气柜建议用火探管、小型气溶胶灭火装置，小型气溶胶灭火装置免维护，成本也低，体积小巧，可放入配电柜体里，实现灭火的效果。消防产品主要起到的预防作用，苏州念海消防建议还是要做到防消结合，以免到时损失过大，造成不可估量的社会影响。

  看设计的基本要求，一般设计要求不高的民用建筑的配电柜可以不安装，即便是安装了我所接触的项目里百分之百也不会启用，因为确实是一有点电路问题，它就把空开分励了，以目前我们一线的电工的专业水平，搞不来是一方面，嫌麻烦更是一方面。

  早几年前的电气火灾设备是必上的，那是那阵有个电气检测的环节，没这个消防不给出报告，后面也取消了，估计国家也知道这是有点劳民伤财了。

  但是工业项目，特别易燃易爆危险品场所，设计要求了就老老实实的按要求上，毕竟现在施工都是终身责任制，大家谁也不想吃白饭吧！