吳海英

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：本文簡(jiǎn)述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理，分析了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中的設(shè)計(jì)依據(jù)和相關(guān)規(guī)范。最后通過(guò)安科瑞剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在臨港百潤(rùn)時(shí)代廣場(chǎng)項(xiàng)目的實(shí)例介紹，闡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及其重要意義。

關(guān)鍵詞： 電氣火災(zāi)；監(jiān)控系統(tǒng)；Acrel-6000/B；臨港百潤(rùn)時(shí)代廣場(chǎng)

0 前言

    電氣火災(zāi)一般是指由于電氣線路、用電設(shè)備及供配電設(shè)備出現(xiàn)故障性釋放的熱能，如高溫、電弧、電火花以及非故障性釋放的能量;如電熱器具的熾熱表面，在具備燃燒條件下引燃本體或其它可燃物而造成的火災(zāi)，也包括由雷電和靜電引起的火災(zāi)。電氣火災(zāi)主要包括以下四個(gè)方面：漏電火災(zāi)，短路火災(zāi)，過(guò)負(fù)荷火災(zāi)，接觸電阻過(guò)大火災(zāi)。

    電氣火災(zāi)事故所占比例逐年增高，令人堪憂。對(duì)于嚴(yán)峻的電氣火災(zāi)形勢(shì)，早期預(yù)測(cè)、預(yù)警、預(yù)報(bào)則成消防工作的重中之重，從源頭上杜絕電氣火災(zāi)的發(fā)生成了關(guān)注的焦點(diǎn)。預(yù)防和有效遏制電氣火災(zāi)的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。國(guó)家有關(guān)部門(mén)相繼制訂或修改了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求在建筑中設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。

1 參考標(biāo)準(zhǔn)

    近年來(lái)，國(guó)家為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，相繼制訂或修改了一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強(qiáng)對(duì)電氣火災(zāi)的預(yù)防。主要有：

    1．是GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性大、人員密集等場(chǎng)所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

    2．是GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場(chǎng)所宜設(shè)置剩余電流動(dòng)作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。這些場(chǎng)所包括各種類型的影劇院、館所、倉(cāng)庫(kù)、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學(xué)校等等。

    3．國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測(cè)方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進(jìn)線端設(shè)置自動(dòng)切斷電源或報(bào)警的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器”。

2 系統(tǒng)組成

    根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》以及相關(guān)規(guī)范《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》(暫行規(guī)定)，則電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成應(yīng)包括：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(cè)器以及測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器等三個(gè)最基本產(chǎn)品種類所組成。

   1.剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器又由監(jiān)控探測(cè)器和剩余電流互感器(分對(duì)插式、閉合式兩種)所組成；測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器由監(jiān)控探測(cè)器和測(cè)溫傳感器所組成。

   2.剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。各電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器通過(guò)屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，然后通過(guò)五類線TCP/TP協(xié)議進(jìn)入工業(yè)交換機(jī)，然后通過(guò)光纜到達(dá)監(jiān)控主機(jī)。

3系統(tǒng)特點(diǎn)和工作原理

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)在于剩余電流電監(jiān)控方面屬于先期預(yù)報(bào)警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)早期報(bào)警是為了避免損失，而傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是為了減少損失。所以，這就是說(shuō)為什么不管是新建或是改建工程項(xiàng)目，尤其是已經(jīng)安裝了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的單位，仍需要安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)量剩余電流和溫度兩個(gè)物理量。

    剩余電流測(cè)量是根據(jù)基爾霍夫電流定律：在同一時(shí)刻，電路中流入和流出一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例，將A/B/C/N同時(shí)穿過(guò)剩余電流互感器，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生漏電時(shí)，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時(shí)，剩余電流互感器感應(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)某相對(duì)大地發(fā)生漏電，此時(shí)流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號(hào)通過(guò)剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災(zāi)探測(cè)器，經(jīng)運(yùn)算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)過(guò)一系列算法后，對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并上送至后臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

    溫度測(cè)量采用溫度傳感器，一般采用Pt100傳感器進(jìn)行測(cè)量。該種類型的溫度傳感器測(cè)溫穩(wěn)定、量程范圍大，適合在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化，將該電阻信號(hào)傳輸?shù)诫姎饣馂?zāi)探測(cè)器，經(jīng)過(guò)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)化和運(yùn)算后，將最終結(jié)果同溫度報(bào)警定值進(jìn)行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并上送至后臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和方法

   4.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)剩余電流和溫度兩類對(duì)象，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的基本要點(diǎn)

   (1)關(guān)于剩余電流

    由于剩余電流監(jiān)測(cè)的原理采用了基爾霍夫電流定律，所以，對(duì)所應(yīng)用的低壓配電系統(tǒng)形式有一定要求。目前，可以應(yīng)用剩余電流互感器的低壓配電系統(tǒng)有：TT系統(tǒng)，IT系統(tǒng)，TN-S系統(tǒng)，不能使用在TN-C系統(tǒng)中。對(duì)將要設(shè)計(jì)安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶，不管是新工程或舊工程改造項(xiàng)目，首先要調(diào)查核實(shí)該用戶低壓配電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地形式是什么，否則，設(shè)計(jì)安裝剩余電流互感器的點(diǎn)位進(jìn)行檢測(cè)是根本無(wú)法施行的。

    關(guān)于AC220V單相供電系統(tǒng)，剩余電流互感器只要套住L/N兩根電源線即可，但要求中性線N此后不容許再接地。對(duì)于AC380V三相供電系統(tǒng)，由于有三相三線制、三相四線制、三相五線制等使用狀況，則根據(jù)具體情況將剩余電流互感器同時(shí)套住A/B/C三相電源線，或同時(shí)套住A/B/C/N線。同理，要求中性線N此后不許再接地，保護(hù)線PE不得穿過(guò)互感器。

    在系統(tǒng)接地的形式為T(mén)N-C型時(shí)工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)，必須將其改造為T(mén)N-S型、TN-C-S型或局部TT型系統(tǒng)后，才可以安裝剩余電流檢測(cè)裝置。

    (2)關(guān)于溫度

    溫度測(cè)量與系統(tǒng)接地的形式無(wú)關(guān)，主要考慮包括線纜在內(nèi)的低壓配電裝置中關(guān)鍵部位的溫度，一般在二級(jí)保護(hù)的線路中應(yīng)用。溫度探頭Pt100可采用接觸式布置法，當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象為絕緣體時(shí)，宜將探測(cè)器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測(cè)對(duì)象的表面。當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象為配電柜內(nèi)部溫度變化時(shí)，可采用非接觸式布置，靠近發(fā)熱部件。

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

   “百潤(rùn)時(shí)代”坐落于上海浦東東海之濱臨港新城核心商務(wù)區(qū)，毗鄰上海最負(fù)盛名的滴水湖旅游休閑度假區(qū)，是由百業(yè)信集團(tuán)歷時(shí)3年精心打造的集酒店式辦公、休閑購(gòu)物、餐飲娛樂(lè)為一體的高品質(zhì)商業(yè)綜合樓；項(xiàng)目占地面積1萬(wàn)多平方米，總建筑面積近5萬(wàn)平方米，整體功能規(guī)劃分為商業(yè)和辦公兩部分，裙樓高22.5米，地下一樓至四樓總面積近35,000平方米，功能定位為購(gòu)物中心；地下二層面積近8,000平方米，功能為停車(chē)和輔助用房，規(guī)劃停車(chē)位180輛；主樓高62米，五樓至九樓總面積近8,000平方米，功能定位為酒店式辦公。

    臨港百潤(rùn)時(shí)代廣場(chǎng)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置Acrel-6000/B、漏電火災(zāi)探測(cè)器ARCM300-J1、漏電流互感器AKH-0.66L組成。

    Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是本公司自主研發(fā)的用于接收剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制、管理的運(yùn)行于計(jì)算機(jī)的工業(yè)級(jí)硬件/軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)應(yīng)用于大型商場(chǎng)、生活小區(qū)、生產(chǎn)基礎(chǔ)、辦公大樓、商場(chǎng)酒店等區(qū)域的消防控制中心，對(duì)分散在建筑內(nèi)的探測(cè)器進(jìn)行遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信，方便實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與管理。本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線將具有通信功能的探測(cè)器相互連接起來(lái)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)線路中的被探測(cè)參數(shù)超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)，能指示報(bào)警部位并保存報(bào)警信息。

   主要技術(shù)參數(shù)

   1.電源：                                                             

   ① 額定工作電壓AC220V（-15% ～ +10%）

   ② 備用電源：主電源欠壓或停電時(shí)，維持監(jiān)控設(shè)備工作時(shí)間 ≥4小時(shí)

  基本功能

  1.監(jiān)控報(bào)警功能：

    監(jiān)控設(shè)備能接收多臺(tái)探測(cè)器的漏電、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警”指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)警一直保持，直至按顯示屏“復(fù)位”按鈕遠(yuǎn)程對(duì)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對(duì)于聲音報(bào)警信號(hào)也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動(dòng)消除。

 2.故障報(bào)警功能

    通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺(tái)探測(cè)器之間發(fā)生通訊故障時(shí)，監(jiān)控畫(huà)面中相應(yīng)的探測(cè)器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。

電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。

 3.自檢功能

    檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。

 4.報(bào)警記錄存儲(chǔ)查詢功能

    當(dāng)發(fā)生漏電、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

  5.電源功能

    當(dāng)主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備可自動(dòng)切換到備用電源工作，當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電時(shí)，自動(dòng)切回到主電源，切換過(guò)程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。

   6.對(duì)探測(cè)器控制功能

    通過(guò)監(jiān)控軟件操作，可對(duì)連接到本設(shè)備的所有探測(cè)器進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制。

   7.權(quán)限控制功能

    為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行，監(jiān)控設(shè)備軟件操作權(quán)限分為三級(jí)，不同級(jí)別的操作員具有不同的操作權(quán)限。

   系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

    該系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行良好，在預(yù)防電氣火災(zāi)方面發(fā)揮了重要作用，獲得了客戶對(duì)產(chǎn)品和公司的認(rèn)可與信賴。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

吳海英 主要研究方向?yàn)殡姎饣馂?zāi)安全