《火灾自动报警及消防联动控制》 课件 5火灾预警系统

火灾自动报警及消防联动控制

火灾预警系统

火灾预警系统主要教学内容：5.1可燃气体探测报警系统5.2电气火灾监控系统

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5.1可燃气体探测报警系统5.1.1可燃气体爆炸机理分析1)可燃气体发生化学爆炸必须同时具备三个条件：(1)有可燃气体；(2)有空气，且可燃气体与空气的混合比例必须在一定范围内，即预混可燃气体浓度处在爆炸极限范围内；(3)有足够能量的点火源。可燃气体与空气混合后，遇火源能发生爆炸的最低浓度和最高浓度范围，称为可燃气体的爆炸浓度极限范围。对应的最低浓度称为爆炸浓度下限，最高浓度称为爆炸浓度上限。气体、蒸气的爆炸浓度极限，通常用体积百分比(%)表示。不同的可燃气体和液体蒸气，因理化性质不同而具有不同的爆炸极限；就是同一种可燃气体(蒸气)，其爆炸极限也会因外界条件的变化而变化。

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2)影响可燃气体爆炸极限的因素影响可燃气体爆炸极限的主要因素有：初始温度、初始压力、混合物中的含氧量、惰性气体含量及杂质、容器的直径和材质以及最低引爆能量等。(1)初始温度爆炸性混合气体在遇到点火源之前的初始温度升高，使爆炸极限范围增大，即爆炸下限降低，上限增高，爆炸危险性增加。这是因为温度升高，会使反应物分子活性增大，因而反应速率加快，反应时间缩短，导致反应放热速率增加，散热减少，使爆炸容易发生。(2)初始压力多数爆炸性混合气体的初始压力增加时，爆炸极限范围变宽，爆炸危险性增加。因为初始压力高，分子间距缩短，碰撞机率增高，使爆炸反应容易进行。压力降低，爆炸范围缩小，降至一定值时，其下限与上限重合，此时的压力称为爆炸的临界压力。

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(3)混合物中的含氧量可燃混合气体中氧含量增加，一般对爆炸浓度下限影响不大，因为在下限浓度时氧气相对可燃气体是过量的。而在上限浓度时氧含量相对不足，所以增加氧含量会使爆炸浓度上限显著增高。(4)惰性气体含量及杂质若在混合气体中加入惰性气体(氮气、二氧化碳等)，将使其爆炸极限范围缩小，一般是对上限的影响比对下限的影响显著，当惰性气体含量逐渐增大达到一定浓度时，可使混合气体不爆炸。

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(5)容器的直径和材质充装混合物的容器直径越小，火焰在其中的蔓延速率越小，爆炸极限的范围就越小。当容器直径小到一定程度时(即临界直径)，火焰会因不能通过而熄灭，气体混合物便不会出现爆炸危险。(6)最低引爆能量各种爆炸性混合气体都有一个最低引爆能量，也称最小点火能量。爆炸性混合物的点火能量越小，其燃爆危险性就越大，低于该能量，混合物就不会发生爆炸。可燃气体爆炸引起的破坏作用主要表现为爆炸冲击波、震荡作用、爆炸碎片和造成次生事故。

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【思考题】：1.举例说明可燃气体爆炸的分类。2.简述可燃气体发生化学爆炸必须同时具备的条件。3.举例说明爆炸极限的概念。

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5.1.2可燃气体探测报警系统综述1)可燃气体探测报警系统组成及工作原理(1)可燃气体探测报警系统组成可燃气体探测报警系统由可燃气体报警控制器、可燃气体探测器、图形显示装置和火灾声光警报器等组成，当保护区域内可燃气体发生泄漏时能够发出报警信号，从而预防因燃气泄漏而引发的火灾和爆炸事故的发生，是火灾自动报警系统的独立子系统，属于火灾预警系统。①可燃气体报警控制器。可燃气体报警控制器是可燃气体探测报警系统的核心控制单元，能为所连接的可燃气体探测器供电、显示可燃气体浓度及接收可燃气体探测器发出的报警信号，并经过转换和处理发出声光报警信号，同时监测可燃气体探测器的状态、电源供电情况、连接线路情况，记录并保存报警信息的装置。

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②可燃气体探测器。可燃气体探测器是能对泄漏可燃气体响应，自动产生报警信号并向可燃气体报警控制器传输报警信号及泄漏可燃气体浓度信息的器件。

可燃气体探测器是一种用于检测空气中是否存在可燃气体的设备。它通过特定的传感器对空气中的可燃气体进行检测，并将检测结果转换为电信号输出，从而实现对可燃气体浓度的实时监测。

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(2)可燃气体探测报警系统工作原理可燃气体报警控制器在接收到探测器的可燃气体浓度参数信息或报警信息后，经确认判断，显示泄漏报警探测器的部位和泄漏可燃气体浓度信息，记录探测器报警的时间，同时驱动安装在保护区域现场的声光警报装置，发出声光警报、警示人员采取相应的处置措施；必要时可以联锁控制关断燃气阀门、开启通风机等措施，防止燃气的进一步泄漏和聚集。

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2)可燃气体探测器和可燃气体报警控制器的分类(1)可燃气体探测器按产品使用环境、使用方式等进行分类①按防爆要求分类。分为防爆型可燃气体探测器和非防爆型可燃气体探测器。②按使用方式分类。分为固定式可燃气体探测器和便携式可燃气体探测器。③按探测器的分布特点分类。分为点型可燃气体探测器和线型可燃气体探测器。④按探测气体特征分类。分为探测爆炸气体的可燃气体探测器和探测有毒气体的可燃气体探测器。(2)可燃气体报警控制器按系统连线方式分类①多线制可燃气体报警控制器，即采用多线制方式与可燃气体探测器连接。②总线制可燃气体报警控制器，即采用总线(一般为2～4根)方式与可燃气体探测器连接。

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3)可燃气体探测报警系统适用场所可燃气体探测报警系统适用于使用、生产或聚集可燃气体或可燃液体蒸气场所的可燃气体浓度探测，在泄漏或聚集可燃气体浓度达到爆炸下限前发出报警信号，提醒专业人员排除火灾、爆炸隐患，实现火灾的早期预防，避免火灾、爆炸事故的发生。

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4)可燃气体探测报警系统设置规定(1)一般规定依据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013的规定，可燃气体探测报警系统的设置应符合以下一般规定：①可燃气体探测报警系统应由可燃气体报警控制器、可燃气体探测器和火灾声光警报器等组成。②可燃气体探测报警系统应独立组成，可燃气体探测器不应接入火灾报警控制器的探测器回路；当可燃气体的报警信号确需接入火灾自动报警系统时，应由可燃气体报警控制器接入。

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(1)一般规定③可燃气体报警控制器的报警信息和故障信息，应在消防控制室图形显示装置或起集中控制功能的火灾报警控制器上显示，但该类信息与火灾报警信息的显示应有区别。④可燃气体报警控制器发出报警信号时，应能启动保护区域的火灾声光警报器。⑤可燃气体探测报警系统保护区域内有联动和警报要求时，应由可燃气体报警控制器或消防联动控制器联动实现。⑥可燃气体探测报警系统设置在有防爆要求的场所时，尚应符合有关防爆要求。

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(2)可燃气体探测器的设置可燃气体探测器的设置应符合以下规定：①探测气体密度小于空气密度的可燃气体探测器应设置在被保护空间的顶部，探测气体密度大于空气密度的可燃气体探测器应设置在被保护空间的下部，探测气体密度与空气密度相当时，可燃气体探测器可设置在被保护空间的中间部位或顶部。②可燃气体探测器宜设置在可能产生可燃气体部位附近。③点型可燃气体探测器的保护半径不宜过大，否则由于泄漏可燃气体扩散的不规律性，可能会降低探测器的灵敏度。④线型可燃气体探测器主要用于大空间开放环境泄漏可燃气体的探测，为保证探测器的探测灵敏度，探测区域长度不宜大于60m。

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(3)可燃气体报警控制器的设置依据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013的规定，可燃气体报警控制器的设置应符合以下规定：①当设有消防控制室时，可燃气体报警控制器可设置在保护区域附近；当无消防控制室时，可燃气体报警控制器应设置在有人值班的场所。②可燃气体报警控制器的设置应符合火灾报警控制器的安装设置要求。当控制器安装在墙上时，其主显示屏高度宜为1.5m～1.8m，其靠近门轴的侧面距墙不应小于0.5m，正面操作距离不应小于1.2m。

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5)可燃气体探测器报警值的设定对于可燃气体探测器来说，报警值的设置是至关重要的。报警值应该根据具体的使用环境和可燃气体的种类来进行设置。对于天然气、液化石油气等家用燃气，一般建议设置在可燃气体浓度达到爆炸浓度下限的20%时触发报警。报警值的设置还应考虑到误报和漏报的情况。定期检查和维护可燃气体探测器也是非常重要的。

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【练习题】：1.可燃气体探测报警系统适用于()可燃气体或可燃液体蒸气场所的可燃气体浓度探测。A仅使用B仅生产C仅聚集D生产、使用或聚集2.可燃气体探测报警系统在泄漏或聚集可燃气体浓度达到()前发出报警信号，提醒专业人员排除火灾、爆炸隐患，实现火灾的早期预防，避免火灾、爆炸事故的发生。A流量极限B爆炸下限C爆炸上限D饱和极限3.可燃气体探测器按分布特点分类，可分为点型可燃气体探测器和()可燃气体探测器。A固定式B便携式C防爆型D线型

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4.下列不属于可燃气体探测报警系统组成的是()：A消防联动控制器B火灾声光警报器C可燃气体探测器D可燃气体报警控制器5.下列关于可燃气体探测报警系统的说法正确的是()：A可燃气体探测报警系统不应独立组成，可燃气体探测器应接入火灾报警控制器的探测器回路B当可燃气体的报警信号需接入火灾自动报警系统时，可以直接接入C可燃气体报警控制器的报警信息和故障信息，应在消防控制室图形显示装置或起集中控制功能的火灾报警控制器上显示，但故障信息与火灾报警信息的显示应有区别D可燃气体报警控制器发出报警信号时，应能启动保护区域的火灾声光警报器。

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6.线型可燃气体探测器的保护区域长度不宜大于()m。A30B40C50D607.下列关于可燃气体探测器的设置说法中错误的是()：A探测气体密度小于空气密度的可燃气体探测器应设置在被保护空间的顶部B探测气体密度大于空气密度的可燃气体探测器应设置在被保护空间的下部C探测气体密度与空气密度相当时，可燃气体探测器可设置在被保护空间的中间部位或底部D可燃气体探测器宜设置在可能产生可燃气体部位附近

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5.2电气火灾监控系统【典型火灾案例】：案例一：2017年2月5日，浙江省台州天台县××堂足浴中心发生重大火灾事故，造成18人死亡，18人受伤。事故直接原因：××堂2号汗蒸房西北角墙面的电热膜导电部分出现故障，产生局部过热，电热膜被聚苯乙烯保温层、铝箔反射膜及木质装修材料包敷，导致散热不良，热量积聚，温度持续升高，引燃周围可燃物蔓延成灾。案例二：2018年8月25日凌晨，哈尔滨市松北区××温泉酒店发生火灾，造成20人死亡，23人受伤。火灾原因：起火部位为温泉区二层平台靠近西墙北侧顶棚悬挂的风机盘管机组处，起火原因是风机盘管机组电气线路短路形成高温电弧，引燃周围塑料绿植装饰材料并蔓延成灾。

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5.2.1引发电气火灾的原因分析1)引发电气火灾的主要原因引发电气火灾的主要原因包括故障电弧、短路、漏电、电气线路接触电阻过大以及过负荷等。(1)故障电弧当电气线路或设备中出现绝缘老化破损、电气连接松动、空气潮湿、电压电流急剧升高等故障时，绝缘体被电压击穿，就会产生电弧，即我们常说的“打火”和“电火花”。电火花是电极间瞬间放电的结果。电弧是由大量密集的电火花所构成的。电弧的温度可达3000℃以上，电火花和电弧产生的能量足以引起可燃物燃烧或爆炸性可燃气体、可燃粉尘的爆炸。在日常生产和生活中，电弧总是存在的，比如日光灯和电气开关的分断，也会产生电弧，为区分这种人为制造(如日光灯)或正常操作(电气开关)而产生的电弧，我们把这种由于电气线路或设备中因绝缘老化破损、电气连接松动、空气潮湿、电压电流急剧升高等原因引起空气击穿所导致的不正常的气体游离放电现象称为故障电弧。

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(2)短路短路是指电流不经过用电器直接构成通路。

短路时，电流不经过用电器而直接从导线上通过。

线路中的电流增加，会导致导线急剧发热升温，如果温度达到可燃物的引燃温度，就会引起附近与之接触的可燃物燃烧，从而引发火灾。

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(3)漏电线路绝缘破损或老化，电流从绝缘结构中泄漏出来，这部分泄漏电流不经过原定电路形成回路，而是通过建筑物与大地形成回路或超近在相线、中性线之间构成局部回路。发生漏电的原因归纳起来有以下几种：一是施工中，损伤了导线及用电设备、器具附件的绝缘结构；二是导线及用电设备、器具附件年久失修，绝缘老化；三是违规安装，如导线直埋在建筑物的粉刷层内。漏电主要存在以下的危害：人员接触漏电部位后，会导致触电，造成人身伤害；对地或对其它线路漏电，漏电的位置因为漏电电流的原因会发热，导致该位置绝缘进一步损坏，易短路进而引发火灾。

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(4)电气线路接触电阻过大在电气线路与母线或电源线的连接处，电源线与电气设备连接的地方，由于连接不牢或者其他原因，使接头接触不良，造成局部电阻过大，称为接触电阻过大。造成电气线路接触电阻过大的主要原因有以下几种：一是安装质量差，导致导线与导线、导线与电气设备衔接点连接不牢。二是连接点因为长时间震动或冷热变化，使接头松动。三是导线连接处沾有杂质，比如泥土、氧化层等。四是铜导线直接与铝导线相接，接头处理不当，电腐蚀作用下产生较大的接触电阻。电气线路接触电阻过大会产生极大的热量，可以使金属变色甚至熔化，并能引起绝缘材料、可燃物质及积落的可燃灰尘燃烧。另外，因接触不良，接触电阻过大，接触处除局部产生高温外，还会伴随产生电火花、电弧，足以引燃附近的可燃物。

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(5)过负荷一定材料和一定大小横截面积的电线有一定的安全载流量。如果通过电线的电流超过它的安全载流量，电线就会发热。超过得越多，发热量越大。当热量使导线温度超过250℃时，导线的橡胶或塑料绝缘层就会着火燃烧。如果导线绝缘层损坏，还会造成短路，火灾的危险性更大。设计或选择导线截面不当，实际负载超过了导线的平均载流量；在线路中接入过多或功率过大的电气设备，超过了电气线路的负载能力等问题是造成电气线路发生过负荷的主要原因。另外，如果同时又选用了不合规格的保险丝，甚至直接用铜、铝导线代替保险丝，电路的超负荷不能及时发现，势必引发电气火灾。

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2)电气火灾的主要特征电气火灾具有隐蔽性强、随机性大、燃烧速度快、扑救困难，损失程度大等主要特征。【思考题】：1.阐述引发电气火灾的主要原因。2.简述电气火灾具有哪些主要特征。

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5.2.2电气火灾监控系统综述1)电气火灾监控系统分类(1)电气火灾监控探测器的分类①电气火灾监控探测器按工作方式可分为独立式和非独立式电气火灾监控探测器。a独立式电气火灾监控探测器。即可以自成系统，不需要配接电气火灾监控设备。b非独立式电气火灾监控探测器。即自身不具有报警功能，需要配接电气火灾监控设备组成系统。②电气火灾监控探测器按工作原理可分为剩余电流保护式、测温式和故障电弧式电气火灾监控探测器。

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a剩余电流保护式电气火灾监控探测器。这种系统主要监测由于不完全接地故障(即当被保护线路的相线直接对大地接通或通过非预期负载对大地接通)导致的剩余电流，当该电流大于预定数值时即自动报警的电气火灾监控探测器。b测温式电气火灾监控探测器。这种系统主要监测低压配电系统中电缆接头、端子及重点发热部件的异常温升。c故障电弧式电气火灾监控探测器。这种系统主要监测由于线缆或设备老化、破损、接触不良等引发的电弧故障，不仅可以监测导体之间的并联电弧，还可以监测一根导体断裂产生的串联电弧，补充了过电流、过电压、剩余电流防护器等不能监测的防护空白。(2)电气火灾监控器的分类按系统连线方式可分为多线制和总线制电气火灾监控器。①多线制电气火灾监控器。即采用多线制方式与电气火灾监控探测器连接。②总线制电气火灾监控器。即采用总线制方式与电气火灾监控探测器连接。

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2)电气火灾监控系统适用场所电气火灾监控系统适用于具有电气火灾危险的场所，尤其是变电站、石油石化、冶金等不能中断供电的重要供电场所的电气故障探测，在产生一定电气火灾隐患的条件下发出报警信号，提醒专业人员排除电气火灾隐患，实现电气火灾的早期预防，避免电气火灾的发生。3)电气火灾监控系统组成电气火灾监控系统是火灾自动报警系统的独立子系统，属于火灾预警系统。电气火灾监控系统由电气火灾监控器、电气火灾监控探测器、火灾声光警报器和图形显示装置等组成。

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(1)电气火灾监控器电气火灾监控器是电气火灾监控系统的核心单元，用于为所连接的电气火灾监控探测器供电，集中处理并显示各探测器监测到的各种状态信息、报警信息以及故障报警信息，指示报警部位及类型，储存历史数据、状态与事件等内容，上传给图形显示装置，同时，具有对电气火灾监控探测器的状态、电源供电情况、连接线路情况进行监测的功能。(2)电气火灾监控探测器电气火灾监控探测器能够对保护线路中的剩余电流、温度、故障电弧等电气故障参数响应，自动产生报警信号并向电气火灾监控器传输报警信号。

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4)电气火灾监控系统工作原理电气火灾监控系统的工作原理主要是通过传感器和监控探测器实现对电气设备及其周边环境的实时监测，利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集，当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，电气火灾监控探测器将保护线路中的剩余电流、温度、故障电弧等电气故障参数信息转变为电信号，经数据处理后，探测器做出报警判断，将报警信息传输到电气火灾监控器。电气火灾监控器在接收到探测器的报警信息后，经确认判断，显示电气故障报警探测器的部位信息，记录探测器报警的时间，同时驱动安装在保护区域现场的声光警报装置，发出声光警报。

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5)电气火灾监控系统设计电气火灾监控系统是一个独立的子系统，属于火灾预警系统，应独立组成。电气火灾监控探测器应接入电气火灾监控器，不应直接接入火灾报警控制器的探测器回路。电气火灾监控系统设备应选择符合现行国家相关标准规定的定型产品。当电气火灾监控系统接入火灾自动报警系统中时，应由电气火灾监控器将报警信号传输至消防控制室图形显示装置或集中火灾报警控制器上，但其显示应与火灾报警信息有所区别；在无消防控制室且电气火灾监控探测器设置数量不超过8个时，可采用独立式电气火灾监控探测器。

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(1)剩余电流式电气火灾监控探测器的设置剩余电流式电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则，宜设置在第一级配电柜（箱）的出线端。在供电线路泄漏电流大于500mA时，宜在其下一级配电柜（箱）设置。剩余电流式电气火灾监控探测器不宜设置在IT系统的配电线路和消防配电线路中。选择剩余电流式电气火灾监控探测器时，应计及供电系统自然漏流的影响，并应选择参数合适的探测器；探测器报警值宜为300mA～500mA。具有探测线路故障电弧功能的电气火灾监控探测器，其保护线路的长度不宜大于100m。

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(2)测温式电气火灾监控探测器的设置

测温式电气火灾监控探测器的探测原理是根据监测保护对象的温度变化，因此探测器应采用接触或贴近保护对象的电缆接头、端子、重点发热部件等部位设置。保护对象为1000V及以下的配电线路，测温式电气火灾监控探测器应采用接触式设置。保护对象为1000V以上的供电线路，测温式电气火灾监控探测器宜选择光栅光纤测温式或红外测温式电气火灾监控探测器，光栅光纤测温式电气火灾监控探测器应直接设置在保护对象的表面。(3)故障电弧式电气火灾监控探测器的设置具有探测线路故障电弧功能的电气火灾监控探测器，其保护线路的长度不宜大于100m。线路长度太长则不能确保探测器能可靠探测到故障电弧。

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(4)独立式电气火灾监控探测器的设置独立式电气火灾监控探测器，是一款具备检测低压配电线路中剩余电流和线路温度功能且能够独立使用的电气火灾监控探测器，自成一个小系统，可带地址编码且能独立使用，具有储存功能及较强的显示操作功能，报警精度高、可靠性强，能够有效防止误报、漏报。独立式电气火灾监控探测器的设置应符合电气火灾监控探测器的设置要求。设有火灾自动报警系统时，独立式电气火灾监控探测器的报警信息和故障信息应在消防控制室图形显示装置或集中火灾报警控制器上显示，但该类信息与火灾报警信息的显示应有所区别。未设火灾自动报警系统时，独立式电气火灾监控探测器应将报警信号传至有人员值班的场所。

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(5)电气火灾监控器的设置电气火灾监控器是发出报警信号并对报警信息进行统一管理的设备，因此该设备应设置在有人值班的场所。一般情况下，可设置在保护区域附近或消防控制室内。在有消防控制室的场所，电气火灾监控器发出的报警信息和故障信息应能在消防控制室内的火灾报警控制器或消防控制室图形显示装置上显示，但应与火灾报警信息和可燃气体报警信息有明显区别，这样有利于整个消防系统的管理和应急预案的实施。未设消防控制室时，电气火灾监控器应设置在有人员值班的场所。

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6)电气火灾监控系统的特点电气火灾监控系统的具有预防性、实时性、可靠性、灵活性和可维护性等主要特点。【知识拓展】：根据国际标准IEC60364，IT系统即中性点不接地系统。在IT系统中，电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地，而电气装置的外露可导电部分通过保护接地线与接地极连接，与电源端接地没有直接电气连接。

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【练习题】：1.电气火灾监控系统能在电气线路及该线路中的配电设备或用电设备发生()的条件下发出报警信号，提醒专业人员排除电气火灾隐患，实现电气火灾的早期预防，避免电气火灾的发生。A机械故障B电气故障C电气火灾D电气故障并产生一定电气火灾隐患2.下列关于电气火灾监控系统的说法中，不正确的是