電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與典型應(yīng)用探討

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定，201801

0 引言

 近年來(lái)我國(guó)電氣火災(zāi)在火災(zāi)事故總數(shù)中所占比例日趨上升。電氣故障引發(fā)的火災(zāi)在城市火災(zāi)事故中已列入火災(zāi)成因的*。監(jiān)控和預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生已成為工程建設(shè)和設(shè)計(jì)中一項(xiàng)*的重要內(nèi)容。

1 電氣火災(zāi)的主要成因

1）安裝、接線(xiàn)疏忽引起的相間短路

2）安裝環(huán)境潮濕

3）泄露電流

4）斷路器（熔斷器）的額定電流選擇偏大

5）線(xiàn)纜電流密度偏大

6）線(xiàn)路實(shí)際載流量超過(guò)設(shè)計(jì)載流量

7）三相負(fù)載不平衡

2 防范電氣火災(zāi)的主要手段

推廣應(yīng)用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)裝置，積改造老舊建筑的電氣線(xiàn)路，火災(zāi)隱患，線(xiàn)路設(shè)計(jì)充分考慮符合增長(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(xiàn)截面，末端配電線(xiàn)的總等電位接地和局部等電位接地，保證施工質(zhì)量，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督和驗(yàn)收工作。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的依據(jù)

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）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(lèi)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(xiàn)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”。

4）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿(mǎn)足:GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》、GB14287.3-2005《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》

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

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

7）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》的要求

4 系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1）基本組成

Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，然后通過(guò)五類(lèi)線(xiàn)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)。

a） 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要是連接網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測(cè)量的各類(lèi)型的儀表和保護(hù)裝置等，也是構(gòu)建該監(jiān)控系統(tǒng)必要的基本組成元素。監(jiān)控設(shè)備能接收來(lái)自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)，指示報(bào)警部位，記錄并保存報(bào)警信息，是系統(tǒng)的管理中心。不僅肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任，同時(shí)也是執(zhí)行后臺(tái)控制命令的終端元件。監(jiān)控設(shè)備具有主、備電源自動(dòng)切換功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

b）通訊控制層主要是由通訊服務(wù)器、接口轉(zhuǎn)換器件及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，不同的接口轉(zhuǎn)換器件提供了RS485及以太網(wǎng)等各種接口，組網(wǎng)方式靈活，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等類(lèi)型的組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。通訊服務(wù)器主要用于直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)的各種控制命令，并負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類(lèi)和存儲(chǔ)等工作，如電壓/電流等電參量、輸入開(kāi)關(guān)量狀態(tài)、修改儀表內(nèi)部參數(shù)或各種控制繼電器斷開(kāi)/閉合的操作命令等；

c）管理測(cè)控層是針對(duì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的管理人員，該層直接面向用戶(hù)。該層也是系統(tǒng)的zui上層部分，主要是由電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機(jī)交互界面，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取前置機(jī)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)經(jīng)過(guò)計(jì)算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實(shí)時(shí)發(fā)送并檢測(cè)操作的執(zhí)行狀況，以保證供用電單位的正常工作。

2）工作原理

其基本原理是，當(dāng)電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異?；蛲蛔儠r(shí)，終端探測(cè)頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)利用電磁場(chǎng)感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對(duì)該信息進(jìn)行采集，并輸送到監(jiān)控探測(cè)器里，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU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，一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識(shí)別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，監(jiān)控主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮報(bào)警指示燈，發(fā)出報(bào)警音響，同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報(bào)警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查處理，并將報(bào)警信息發(fā)送到集中控制臺(tái)。

5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1）典型組網(wǎng)方案示意圖

a）大型建筑群組網(wǎng)方案

大型建筑群，樓層高，多棟樓體分散。采用Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+Acrel6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器三層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，便于區(qū)域化管理，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)通信，以太網(wǎng)通信，滿(mǎn)足了通信實(shí)時(shí)性高的要求。

b）大型單體建筑組網(wǎng)方案

大型單體建筑，采用Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器兩層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，監(jiān)測(cè)管理功能，性?xún)r(jià)比高，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)，通信介質(zhì)采用屏蔽雙絞線(xiàn)，滿(mǎn)足了通信實(shí)時(shí)性高的要求。

c）中型建筑組網(wǎng)方案

中型單體建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器兩層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，性?xún)r(jià)比高，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)，滿(mǎn)足了通信實(shí)時(shí)性高的要求。

d）小型建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

小型建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，性?xún)r(jià)比高。

2）系統(tǒng)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

安科瑞電氣股份有限公司于2011年8月承接了軌道交通11號(hào)線(xiàn)安亭站地塊剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，該項(xiàng)目分A1、A2a、A2b、A3、A4、A5共5個(gè)區(qū)，安裝了196只ARCM200-J1剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器。探測(cè)器通過(guò)RS485總線(xiàn)與位于監(jiān)控中心值班室電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備組成火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，采用了Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，具有集中調(diào)度、控制、保護(hù)、監(jiān)視、顯示等功能，集用電安全管理、分析、記錄于一體智能化優(yōu)點(diǎn)，可大大降低應(yīng)用場(chǎng)合的電氣火災(zāi)發(fā)生率。

系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)分散在建筑內(nèi)的196只探測(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；監(jiān)測(cè)漏電流、過(guò)電流信號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，報(bào)出故障位置，監(jiān)視故障點(diǎn)變化，儲(chǔ)存各種故障信號(hào)；根據(jù)探測(cè)器提供的信號(hào)種類(lèi)進(jìn)行相應(yīng)的顯示、報(bào)警，包括分/合閘、剩余電流故障、過(guò)電流故障、電壓故障或溫度等報(bào)警信號(hào)；具有自檢功能，對(duì)通信線(xiàn)路的短路、斷路進(jìn)行檢查。

參考文獻(xiàn)：

[1]安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)解決方案.2013.1版.

[2]電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南任致程、周中，中國(guó)電力出版社 2007.4.

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，:  

《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(mǎn)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(chēng)、部門(mén)、地址、、、、等信息，傳真:、郵件:或:至安科瑞徐霜工程師收，安科瑞電氣免費(fèi)贈(zèng)送。