淺析電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(shì)頭． 有關(guān)部門對(duì)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50045-95，2005版，以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016-2006，以下簡(jiǎn)稱《低規(guī)》）進(jìn)行了局部條文修訂，要求在建筑物內(nèi)安裝剩余電流動(dòng)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(guò)熱型和放電型兩種，實(shí)際中火災(zāi)隱患主要由過(guò)熱型引起。過(guò)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(guò)允許溫度和溫升，將會(huì)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(guò)載：

C．導(dǎo)體連接部分接觸不良．接觸電阻過(guò)大；

d．導(dǎo)體絕緣性能下降．引起漏電：

e．非線性負(fù)載引起電氣線路和設(shè)備高次諧波過(guò)載，尤其中性線過(guò)載；

f.供電電壓過(guò)低或過(guò)高，電氣設(shè)備的頻繁啟動(dòng)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(guò)壓擊穿：

d．電磁感應(yīng)放電等。

2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置與電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)別

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要解決各種火災(zāi)發(fā)生之后的報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)行快速和有序疏散。并對(duì)火災(zāi)區(qū)域?qū)嵤渚?。而剩余電流保護(hù)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(hù)開關(guān)處設(shè)置，其剩余電流≤30mA無(wú)延時(shí)脫扣，特殊場(chǎng)所剩余電流保護(hù)裝置電流≤lOmA無(wú)延時(shí)脫扣或報(bào)警），起到直接或間接接觸電擊防護(hù)功能，當(dāng)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(cè)器、測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器三部分組合而成）主要解決的是對(duì)電氣火災(zāi)的預(yù)防和控制。隔離故障線路，重要性質(zhì)負(fù)荷線路報(bào)警等。不包括對(duì)人身安全的直接及間接接觸電擊防護(hù)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)分開且獨(dú)立敷設(shè)，因此其和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為并列關(guān)系．也可成為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。僅僅實(shí)時(shí)提供火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器對(duì)配電線路、配電設(shè)備和大型用電設(shè)備所監(jiān)測(cè)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(dāng)被保護(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)并能指示報(bào)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(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，與作用于火災(zāi)發(fā)生后的“火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)”在承擔(dān)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(cè)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(jiǎn)單實(shí)用等特點(diǎn)。該裝置是結(jié)合多年來(lái)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(xiàng)目中所積累下的大量寶貴經(jīng)驗(yàn)研制而成的。該監(jiān)控設(shè)備采用工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研制，具有良好的可靠性，同時(shí)優(yōu)化了人機(jī)交互功能，使整個(gè)系統(tǒng)易于安裝、調(diào)試及維護(hù)，主機(jī)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(cè)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(chǎng)所的早期電氣火災(zāi)實(shí)時(shí)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(cè)、報(bào)警、控制、集中管理于一體，總線上一般接監(jiān)控探測(cè)器或監(jiān)控單元，與主機(jī)進(jìn)行通訊，傳送全部數(shù)據(jù)采集信息。主機(jī)采集接收的數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)被探測(cè)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(dāng)前回路狀態(tài)等信息。當(dāng)被測(cè)線路發(fā)生異常時(shí)，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器通過(guò)互感器、溫度傳感器等工具采集信號(hào)并處理，當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過(guò)設(shè)定閾值并且達(dá)到觸發(fā)時(shí)間時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將報(bào)警信號(hào)上傳至監(jiān)控設(shè)備中，經(jīng)進(jìn)一步識(shí)別判定，監(jiān)控主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，報(bào)警指示燈亮，報(bào)警聲音帶卡，并在顯示屏上提示報(bào)警信息，報(bào)警位置，值班人員迅速進(jìn)行檢查處理，將報(bào)警信息發(fā)送至集中控制臺(tái)，同時(shí)也可由值班人員通過(guò)監(jiān)控設(shè)備控制切斷故障回路電源，聯(lián)動(dòng)其他消防設(shè)備，從而達(dá)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(dāng)被保護(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)并能指示報(bào)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(cè)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(cè)器兩大部分組成。根據(jù)工程項(xiàng)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(dá)到更優(yōu)、更好的目標(biāo)。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(xiàng)目的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

3.3基本功能及特點(diǎn)

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(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)。它主要包括以下六個(gè)功能：監(jiān)控報(bào)警；故障報(bào)警；控制輸出；自檢；報(bào)警記錄；操作分級(jí)。監(jiān)控報(bào)警功能主要包括：被監(jiān)控回路開關(guān)的實(shí)時(shí)狀態(tài)；故障信號(hào)指示；聯(lián)動(dòng)輸入；≤30s的監(jiān)控報(bào)警響應(yīng)時(shí)間；監(jiān)控報(bào)警聲信號(hào)指示及操作。故障報(bào)警功能包括：監(jiān)控設(shè)備與探測(cè)器之間的連接線斷路、短路故障監(jiān)測(cè)；監(jiān)控設(shè)備主電源欠壓（≤80%主電源電壓）或過(guò)壓（≥110%主電源電壓）監(jiān)測(cè)?？刂戚敵龉δ馨ǎ簩?duì)個(gè)別或全部被監(jiān)控單元的分閘、合閘進(jìn)行遙控操作；報(bào)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(dòng)檢查或系統(tǒng)自檢。報(bào)警記錄功能包括：報(bào)警、故障事件類型、發(fā)生時(shí)間記錄；根據(jù)記錄日期、故障類型等條件查詢；報(bào)警記錄查詢及打印功能。操作分級(jí)包括：日常值班人員，可進(jìn)入軟件界面查看實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況、報(bào)警聲音和查詢報(bào)警記錄；監(jiān)控操作人員，可操作除針對(duì)系統(tǒng)本身的信息維護(hù)外的其他操作；系統(tǒng)管理人員，可操作系統(tǒng)的任何一個(gè)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(cè)器負(fù)責(zé)被監(jiān)測(cè)線路的參數(shù)上傳。監(jiān)控探測(cè)器主要將電壓信號(hào)、電流信號(hào)和剩余電流信號(hào)經(jīng)過(guò)互感器隔離調(diào)理之后，進(jìn)入電參量采集模塊，將采樣計(jì)算好的數(shù)據(jù)上傳到MCU處理單元，MCU處理單元對(duì)接收到的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，并采集溫度檢測(cè)模塊的溫度信號(hào)，數(shù)據(jù)處理完之后與之前設(shè)定的保護(hù)參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否出現(xiàn)故障，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在LCD或LED顯示屏上。如果發(fā)生故障將會(huì)根據(jù)之前的設(shè)定故障處理方式進(jìn)行處理，保護(hù)供電安全，并觸發(fā)聲光報(bào)警通知工作人員，并將故障類型、時(shí)間和參數(shù)存入的存儲(chǔ)芯片內(nèi)。另外，MCU處理單元也接收聯(lián)動(dòng)輸入模塊傳來(lái)的消防聯(lián)動(dòng)和煙霧聯(lián)動(dòng)的信號(hào)，與消防系統(tǒng)配合，遠(yuǎn)程切斷電源，防止火災(zāi)的發(fā)生。MCU處理單元通過(guò)雙通信模塊可以與兩個(gè)上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，方便上位機(jī)對(duì)裝置的監(jiān)控，并保證兩個(gè)系統(tǒng)互不影響，同時(shí)可減少系統(tǒng)投資成本，方便后期維護(hù)，方便電氣火災(zāi)系統(tǒng)的普及。

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

4 主要表計(jì)功能及選型方案

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的整體裝置．是一個(gè)完整的系統(tǒng)。其主要功能是在火災(zāi)發(fā)生前，能對(duì)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(jìn)行檢測(cè)，以及對(duì)隱患和故障部位的地址進(jìn)行報(bào)警。

因此，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先明確保護(hù)對(duì)象的火災(zāi)危險(xiǎn)程度，并結(jié)合工程的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和負(fù)荷特性確定保護(hù)分級(jí)：同時(shí)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以線路漏電檢測(cè)和報(bào)警為主，可根據(jù)負(fù)荷特性和運(yùn)行狀況，對(duì)配電設(shè)備和線路適當(dāng)?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(jià)比。此外．在配電設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)充分考慮線路負(fù)荷增長(zhǎng)因素和敷設(shè)條件對(duì)載流量的影響，選擇足夠的中性線截面，認(rèn)真做好工程的總等電位和局部等電位聯(lián)結(jié)的設(shè)計(jì)，合理選配剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置等對(duì)電氣火災(zāi)的防護(hù)也一樣至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè)2013.1版.

作者簡(jiǎn)介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)殡姎饣馂?zāi)監(jiān)控，: acrelxs

《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用圖集》（圖集號(hào)：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(bào)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(diǎn)，依據(jù)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足建筑物電氣防火和早期報(bào)警的要求，達(dá)到遏制電氣火災(zāi)的目的。圖集適用于新建、擴(kuò)建和改建的民用建筑及一般工業(yè)建筑物中，電壓等級(jí)在220V/380V供配電系統(tǒng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)際情況選用。凡需要圖集的請(qǐng)?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(fèi)贈(zèng)送。