淺析電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司   上海 嘉定   201801

0 引言

為了遏制電氣火災(zāi)的上升勢頭． 有關(guān)部門對《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50045-95，2005版，以下簡稱《高規(guī)》）和《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2006，以下簡稱《低規(guī)》）進行了局部條文修訂，要求在建筑物內(nèi)安裝剩余電流動作火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

1 電氣火災(zāi)隱患的主要成因

電氣火災(zāi)形成主要分為過熱型和放電型兩種，實際中火災(zāi)隱患主要由過熱型引起。過熱型是電氣線路和設(shè)備發(fā)熱部位產(chǎn)生異常高溫．如超過允許溫度和溫升，將會加速絕緣老化或直接引燃周圍的可燃物，主要由以下故障引起：

a．電氣線路或設(shè)備線圈發(fā)生短路；

b．電氣線路和設(shè)備過載：

C．導體連接部分接觸不良．接觸電阻過大；

d．導體絕緣性能下降．引起漏電：

e．非線性負載引起電氣線路和設(shè)備高次諧波過載，尤其中性線過載；

f.供電電壓過低或過高，電氣設(shè)備的頻繁啟動等。

放電型是電氣線路和設(shè)備產(chǎn)生的故障火花和電弧引燃周圍的可燃物．主要由以下故障引起：

a．電氣線路和設(shè)備發(fā)生電弧性接地故障；

b．電氣線路和設(shè)備發(fā)生相問短路、單相短路或斷線；

C．電氣線路過壓擊穿：

d．電磁感應(yīng)放電等。

2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、剩余電流動作保護裝置與電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)別

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要解決各種火災(zāi)發(fā)生之后的報警，同時啟動消防聯(lián)動控制系統(tǒng)對火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的人員進行快速和有序疏散。并對火災(zāi)區(qū)域?qū)嵤渚取６Ｓ嚯娏鞅Ｗo裝置（RCD）主要解決的是人身電氣安全問題（一般在終端電氣設(shè)備保護開關(guān)處設(shè)置，其剩余電流≤30mA無延時脫扣，特殊場所剩余電流保護裝置電流≤lOmA無延時脫扣或報警），起到直接或間接接觸電擊防護功能，當然RCD也有一部分內(nèi)容適用于電氣火災(zāi)的防范。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)（由電氣火災(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)控探測器三部分組合而成）主要解決的是對電氣火災(zāi)的預(yù)防和控制。隔離故障線路，重要性質(zhì)負荷線路報警等。不包括對人身安全的直接及間接接觸電擊防護功能。系統(tǒng)采用HUB （集線器）星形結(jié)構(gòu)布線，總線采用超五類8芯UTP（非屏蔽雙絞線），與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)分開且獨立敷設(shè)，因此其和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)為并列關(guān)系．也可成為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。僅僅實時提供火災(zāi)監(jiān)控探測器對配電線路、配電設(shè)備和大型用電設(shè)備所監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集和傳輸。

3 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是指當被保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設(shè)定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種電氣火災(zāi)預(yù)防的手段，是作用于電氣火災(zāi)發(fā)生前的一種實時監(jiān)控系統(tǒng)，與作用于火災(zāi)發(fā)生后的“火災(zāi)自動報警系統(tǒng)”在承擔任務(wù)、功能和采取的技術(shù)手段等方面均是不同的，兩者不能混淆和取代。

“ARCM”電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是由安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的，包括Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件及ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器組成。它是一種應(yīng)用于民用建筑和工業(yè)建筑雙重領(lǐng)域的新一代電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品，具有超早期、高智能、小型化、多功能、高可靠性、簡單實用等特點。該裝置是結(jié)合多年來該公司在外工業(yè)領(lǐng)域及民用建筑領(lǐng)域得系統(tǒng)集成項目中所積累下的大量寶貴經(jīng)驗研制而成的。該監(jiān)控設(shè)備采用工業(yè)計算機進行設(shè)計研制，具有良好的可靠性，同時優(yōu)化了人機交互功能，使整個系統(tǒng)易于安裝、調(diào)試及維護，主機采用總線制數(shù)據(jù)傳輸方式，配接剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，組成大容量電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，適用于高層建筑和各種工業(yè)場所的早期電氣火災(zāi)實時監(jiān)控及預(yù)防。

3.1監(jiān)控系統(tǒng)基本原理

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是集監(jiān)測、報警、控制、集中管理于一體，總線上一般接監(jiān)控探測器或監(jiān)控單元，與主機進行通訊，傳送全部數(shù)據(jù)采集信息。主機采集接收的數(shù)據(jù)，監(jiān)測被探測電氣線路三相電流、剩余電流、溫度、電壓等參數(shù)的變化，以及反饋當前回路狀態(tài)等信息。當被測線路發(fā)生異常時，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器通過互感器、溫度傳感器等工具采集信號并處理，當監(jiān)測值超過設(shè)定閾值并且達到觸發(fā)時間時發(fā)出報警信號，同時將報警信號上傳至監(jiān)控設(shè)備中，經(jīng)進一步識別判定，監(jiān)控主機發(fā)出火災(zāi)報警信號，報警指示燈亮，報警聲音帶卡，并在顯示屏上提示報警信息，報警位置，值班人員迅速進行檢查處理，將報警信息發(fā)送至集中控制臺，同時也可由值班人員通過監(jiān)控設(shè)備控制切斷故障回路電源，聯(lián)動其他消防設(shè)備，從而達到預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。

3.2監(jiān)控系統(tǒng)基本組成

《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》（GB14287）中給出了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的定義及基本組成。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是當被保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設(shè)定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統(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。

安科瑞電氣股份有限公司生產(chǎn)研發(fā)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備和ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器兩大部分組成。根據(jù)工程項目的大小不同，給出了適用于各類不同的系統(tǒng)解決方案，以達到更優(yōu)、更好的目標。一般我們分為：小型單體建筑；大型單體建筑；大型群體建筑。圖1中給出了各類型項目的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

3.3基本功能及特點

Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是用于接收剩余電流式電氣火災(zāi)探測器等現(xiàn)場設(shè)備信號，以實現(xiàn)對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統(tǒng)。它主要包括以下六個功能：監(jiān)控報警；故障報警；控制輸出；自檢；報警記錄；操作分級。監(jiān)控報警功能主要包括：被監(jiān)控回路開關(guān)的實時狀態(tài)；故障信號指示；聯(lián)動輸入；≤30s的監(jiān)控報警響應(yīng)時間；監(jiān)控報警聲信號指示及操作。故障報警功能包括：監(jiān)控設(shè)備與探測器之間的連接線斷路、短路故障監(jiān)測；監(jiān)控設(shè)備主電源欠壓（≤80%主電源電壓）或過壓（≥110%主電源電壓）監(jiān)測?？刂戚敵龉δ馨ǎ簩€別或全部被監(jiān)控單元的分閘、合閘進行遙控操作；報警控制輸出；脫扣控制輸出。自檢功能包括：通信線路的斷路、短路檢查；手動檢查或系統(tǒng)自檢。報警記錄功能包括：報警、故障事件類型、發(fā)生時間記錄；根據(jù)記錄日期、故障類型等條件查詢；報警記錄查詢及打印功能。操作分級包括：日常值班人員，可進入軟件界面查看實時監(jiān)測情況、報警聲音和查詢報警記錄；監(jiān)控操作人員，可操作除針對系統(tǒng)本身的信息維護外的其他操作；系統(tǒng)管理人員，可操作系統(tǒng)的任何一個功能模塊。

此外，與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備相配套的ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器負責被監(jiān)測線路的參數(shù)上傳。監(jiān)控探測器主要將電壓信號、電流信號和剩余電流信號經(jīng)過互感器隔離調(diào)理之后，進入電參量采集模塊，將采樣計算好的數(shù)據(jù)上傳到MCU處理單元，MCU處理單元對接收到的數(shù)據(jù)作進一步處理，并采集溫度檢測模塊的溫度信號，數(shù)據(jù)處理完之后與之前設(shè)定的保護參數(shù)進行比較，判斷是否出現(xiàn)故障，并將數(shù)據(jù)實時顯示在LCD或LED顯示屏上。如果發(fā)生故障將會根據(jù)之前的設(shè)定故障處理方式進行處理，保護供電安全，并觸發(fā)聲光報警通知工作人員，并將故障類型、時間和參數(shù)存入的存儲芯片內(nèi)。另外，MCU處理單元也接收聯(lián)動輸入模塊傳來的消防聯(lián)動和煙霧聯(lián)動的信號，與消防系統(tǒng)配合，遠程切斷電源，防止火災(zāi)的發(fā)生。MCU處理單元通過雙通信模塊可以與兩個上位機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，方便上位機對裝置的監(jiān)控，并保證兩個系統(tǒng)互不影響，同時可減少系統(tǒng)投資成本，方便后期維護，方便電氣火災(zāi)系統(tǒng)的普及。

圖2 系統(tǒng)拓撲圖

4 主要表計功能及選型方案

5 結(jié)束語

綜上所述，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一個聯(lián)網(wǎng)的整體裝置．是一個完整的系統(tǒng)。其主要功能是在火災(zāi)發(fā)生前，能對配電線路、變配電設(shè)備、重要用電設(shè)備的電流（以線路漏電電流為主）和溫度變化進行檢測，以及對隱患和故障部位的地址進行報警。

因此，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計首先明確保護對象的火災(zāi)危險程度，并結(jié)合工程的配電系統(tǒng)設(shè)計和負荷特性確定保護分級：同時．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)以線路漏電檢測和報警為主，可根據(jù)負荷特性和運行狀況，對配電設(shè)備和線路適當?shù)牟课辉黾訙囟缺O(jiān)控器，如變壓器、電氣豎井內(nèi)的電纜橋架和電纜夾層等，提高系統(tǒng)的性價比。此外．在配電設(shè)計時還應(yīng)充分考慮線路負荷增長因素和敷設(shè)條件對載流量的影響，選擇足夠的中性線截面，認真做好工程的總等電位和局部等電位聯(lián)結(jié)的設(shè)計，合理選配剩余電流動作保護裝置等對電氣火災(zāi)的防護也一樣至關(guān)重要。

參考文獻：

[1]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊2013.1版.

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電氣火災(zāi)監(jiān)控，: acrelxs

《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用圖集》（圖集號：ACR12CDX401）由安科瑞電氣股份有限公司及山東省建筑電氣技術(shù)情報網(wǎng)主編，本圖集結(jié)合安科瑞Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的特點，依據(jù)電氣設(shè)計規(guī)范，滿足建筑物電氣防火和早期報警的要求，達到遏制電氣火災(zāi)的目的。圖集適用于新建、擴建和改建的民用建筑及一般工業(yè)建筑物中，電壓等級在220V/380V供配電系統(tǒng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用，并包括系統(tǒng)設(shè)備的選擇與安裝，有特殊要求的建筑物需結(jié)合工程的實際情況選用。凡需要圖集的請?zhí)峁┵F單位名稱、部門、地址、、、、等信息，傳真、郵件：acrelxs或至安科瑞徐霜工程師收，安科瑞電氣免費贈送。