電氣火災(zāi)系統(tǒng)的工作原理以及應(yīng)用解析

0 概述

近十年的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)居首位，且年均發(fā)生次數(shù)占火災(zāi)年均總發(fā)生次數(shù)的27%，占重特大火災(zāi)總發(fā)生次數(shù)的80%，且損失占火災(zāi)總損失的53%，而發(fā)達(dá)國(guó)家每年電氣火災(zāi)發(fā)生次數(shù)占總火災(zāi)發(fā)生次數(shù)的8%~13%。事實(shí)上，電氣火災(zāi)已成為消防安全的主要致災(zāi)因素，不僅次數(shù)多、損失大，而且多年來(lái)一直居高不下。商業(yè)酒店人員來(lái)往密集、流動(dòng)性大、公共關(guān)注度高，其配電系統(tǒng)電氣火災(zāi)的預(yù)防顯得更加重要。

商業(yè)建筑電氣火災(zāi)預(yù)防主要有以下幾個(gè)方面：

1）電氣火災(zāi)一般初起于電氣柜、電纜橋架等內(nèi)部，當(dāng)火蔓延至設(shè)備及電纜表面時(shí)，已形成較大火勢(shì)，此時(shí)火勢(shì)往往不容易被控制，故而預(yù)防便十分重要。

2）商業(yè)建筑人員密集度高，人員流動(dòng)性大，易燃物品多，若是發(fā)生火災(zāi)容易造成傷亡。

3）商業(yè)廣場(chǎng)等商業(yè)建筑社會(huì)關(guān)注度高，若發(fā)生火災(zāi)事故容易造成不好的社會(huì)影響。

安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)的研發(fā)的安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)重要回路的漏電流等參量來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的預(yù)防。本系統(tǒng)后臺(tái)在顯示各個(gè)探測(cè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)的同時(shí)，還提供越限聲光報(bào)警、人性化的界面等功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)的24小時(shí)無(wú)人實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少了人力成本，提高了電氣火災(zāi)隱患的排除效率。

本文就電氣火災(zāi)系統(tǒng)在溫州南車(chē)軌道車(chē)輛有限公司靈昆車(chē)輛維修基地一期工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，簡(jiǎn)單介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和其實(shí)際意義。

1 項(xiàng)目概況

現(xiàn)針對(duì)本商業(yè)廣場(chǎng)設(shè)計(jì)一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)其配電回路的漏電流等電參量，確保其整個(gè)配電系統(tǒng)的電氣安全。

針對(duì)本項(xiàng)目的特性，在變電所配電柜的重要回路安裝安科瑞研發(fā)的ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重要回路的剩余電流值、箱體回路的實(shí)時(shí)溫度，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)主機(jī)，當(dāng)發(fā)生剩余電流值越限、溫度越限時(shí)，后臺(tái)能進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)后臺(tái)能夠和消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)。

2 參考標(biāo)準(zhǔn)

1.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.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。

3.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足：GB14287.1-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2014《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》、GB14287.3-2014《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》

4.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》

5.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求

6.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》的要求（暫行規(guī)定）

3 系統(tǒng)組成

1）站控管理層

站控管理層針對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的上層部分。安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)充分考慮到用戶的操作習(xí)慣，和持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，參照的相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。主機(jī)主要由監(jiān)控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備組成。將現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算、分析、處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應(yīng)給終端管理人員。使管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，且實(shí)現(xiàn)故障信息可追循，信息可導(dǎo)出等功能。

鑒于本項(xiàng)目中儀表點(diǎn)位以及數(shù)據(jù)量的規(guī)模，現(xiàn)為項(xiàng)目配置安科瑞Acrel-6000/B主機(jī)，本主機(jī)的具體參數(shù)見(jiàn)下文介紹。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

本項(xiàng)目中的所有儀表須嚴(yán)格按照手拉手的形式連接，且所有的通訊總線須沿著弱電橋架鋪設(shè)。本項(xiàng)目的儀表分布在變電所的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)。

本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)為三根總線，獨(dú)立的總線便于后期系統(tǒng)的維護(hù)，發(fā)生漏電流報(bào)警時(shí)也可以根據(jù)后期我方提供的點(diǎn)檢表快速定位故障回路，快速排除故障。

現(xiàn)場(chǎng)電氣火災(zāi)探測(cè)器通過(guò)雙絞線（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式進(jìn)行通訊連接，每根總線的儀表數(shù)量在50只左右。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

本項(xiàng)目中主要是針對(duì)樓層配電箱的進(jìn)線回路安裝安科瑞嵌入式電氣火災(zāi)探測(cè)器，通過(guò)嵌入式電氣火災(zāi)探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)控配電回路的漏電流大小來(lái)顯示整個(gè)配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，是針對(duì) 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，通過(guò)對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過(guò)電流、過(guò)電壓等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種電力參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為能耗管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用先進(jìn)的微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化于一身，是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如下：

4 系統(tǒng)特點(diǎn)和工作原理

鑒于本項(xiàng)目的規(guī)模，以及本項(xiàng)目電氣火災(zāi)檢測(cè)點(diǎn)位的實(shí)際情況。無(wú)論在終端剩余電流探測(cè)器還是后臺(tái)主機(jī)都是根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

本項(xiàng)目的系統(tǒng)特點(diǎn)可總結(jié)為3點(diǎn)：

1.終端探測(cè)器選用嵌入式電氣火災(zāi)探測(cè)器，方便安裝、節(jié)省成本、便于后期維護(hù)。

2.RS485總線連接方便，可操作性強(qiáng)。總線布線時(shí)走的是弱電橋架，不會(huì)受到強(qiáng)電的影響，確保的整個(gè)系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定。

3.考慮到本項(xiàng)目中儀表數(shù)據(jù)量，客戶要求。本項(xiàng)目的主機(jī)選用壁掛式。壁掛式主機(jī)界面簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)操作方便，適合本項(xiàng)目中的配電間環(huán)境和客戶的相關(guān)操作要求。

電氣火災(zāi)系統(tǒng)工作原理

1.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。

2.終端探測(cè)器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各個(gè)回路的剩余電流值，將剩余電流值的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機(jī)。終端探測(cè)器還負(fù)責(zé)其監(jiān)測(cè)回路剩余電流值的實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)能夠設(shè)置限值，當(dāng)剩余電流值越限時(shí)能夠發(fā)出聲光報(bào)警，提醒管理人員及時(shí)維護(hù)、整改。

3.儀表通過(guò)RS485總線將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)將上傳數(shù)據(jù)通過(guò)圖形、報(bào)表、事件記錄等形式反映整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

5 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(lèi)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(xún)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(xún)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。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著智能建筑及電力系統(tǒng)智能化的發(fā)展，政府及民眾對(duì)電力系統(tǒng)的電氣安全的認(rèn)識(shí)度和重視度越來(lái)越高。企業(yè)建筑、公共建筑以及商業(yè)建筑等安裝漏電火災(zāi)系統(tǒng)是智能化建設(shè)的必然趨勢(shì)。電氣火災(zāi)系統(tǒng)有利于發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)提醒管理者處理電力安全隱患，對(duì)火災(zāi)預(yù)防有著重要的意義。本系統(tǒng)在溫州南車(chē)軌道車(chē)輛有限公司靈昆車(chē)輛維修基地一期工程投入運(yùn)行以來(lái)，幫助甲方發(fā)現(xiàn)和整改了多處電氣安全隱患，大大提高了工作人員的工作效率，保證了購(gòu)物廣場(chǎng)的日常營(yíng)業(yè)的穩(wěn)定有序的進(jìn)行，并為也管理者的消防管理提供了科學(xué)的依據(jù)。

電氣火災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試，驗(yàn)收的整個(gè)過(guò)程既是對(duì)電氣安全的一次細(xì)致的檢測(cè)，也是對(duì)用戶配電系統(tǒng)管理人員的一次細(xì)致培訓(xùn)，通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施和系統(tǒng)運(yùn)用的培訓(xùn)，讓本項(xiàng)目的管理人員能夠更加細(xì)致的了解本項(xiàng)目配電系統(tǒng)的電氣火災(zāi)隱患的排除方法，提高其電氣火災(zāi)防范意識(shí)和效率。

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