電氣火災監控系統設計方案與典型應用探討

 

　　0 引言

　　近年來我國電氣火災在火災事故總數中所占比例日趨上升。電氣故障引發的火災在城市火災事故中已列入火災成因的首位。全面監控和預防電氣火災的發生已成為工程建設和設計中一項不可或缺的重要內容。

　　1 電氣火災的主要成因

　　1)安裝、接線疏忽引起的相間短路

　　2)安裝環境潮濕

　　3)泄露電流

　　4)斷路器(熔斷器)的額定電流選擇偏大

　　5)線纜電流密度偏大

　　6)線路實際載流量超過設計載流量

　　7)三相負載不平衡

　　2 防范電氣火災的主要手段

　　推廣應用電氣火災監控系統裝置，積極改造老舊建筑的電氣線路，消除火災隱患，線路設計充分考慮符合增長因素和敷設條件對載流量的影響，選擇足夠的中性線截面，末端配電線的總等電位接地和局部等電位接地，保證施工質量，加強質量監督和驗收工作。

　　3 系統設計應用的依據

　　1)GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設計防火規范》，其中在條文9.5.1里規定:高層建筑內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統。

　　2)GB50016-2006《建筑設計防火規范》，在條文11.2.7里規定:下列場所宜設置剩余電流動作電氣火災監控系統。這些場所包括各種類型的:影劇院、館所、倉庫、住宅小區、醫院、商店、學校等等。

　　3)國家標準《建筑電氣火災預防要求和檢測方法》有關條文也明確要求“應在電源進線端設置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器”。

　　4)電氣火災監控系統的產品應滿足:GB14287.1-2005《電氣火災監控設備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監控探測器》

　　5)電氣火災監控系統的安裝和運行應滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

　　6)電氣火災監控系統的供電應滿足GB50052《供配電系統設計規范》的要求

　　7)電氣火災監控系統的設計應滿足《電氣火災監控系統的設計方法》的要求

　　4 系統的基本組成及工作原理

　　1)基本組成

　　Acrel-6000電氣火災監控系統采用分層分布、開放式結構設計，由站控管理層、網絡通訊層和現場設備層組成。各電氣火災監控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，然后通過五類線TCP/TP協議進入工業交換機，然后通過光纜到達監控主機。

　　

 

　　a)現場設備層主要是連接網絡中用于電參量采集測量的各類型的儀表和保護裝置等，也是構建該監控系統必要的基本組成元素。監控設備能接收來自電氣火災監控探測器的報警信號，發出聲光報警信號和控制信號，指示報警部位，記錄并保存報警信息，是系統的管理中心。不僅肩負著采集數據的重任，同時也是執行后臺控制命令的終端元件。監控設備具有主、備電源自動切換功能，保證系統的穩定性。

　　

 

　　b)通訊控制層主要是由通訊服務器、接口轉換器件及總線網絡等組成。該層是數據信息交換的橋梁，不同的接口轉換器件提供了RS485及以太網等各種接口，組網方式靈活，支持點對點的通訊、現場總線網絡、以太網等類型的組態網絡。通訊服務器主要用于直接對現場儀器儀表轉達上位機的各種控制命令，并負責對現場儀器儀表回送的數據信息進行采集、分類和存儲等工作，如電壓/電流等電參量、輸入開關量狀態、修改儀表內部參數或各種控制繼電器斷開/閉合的操作命令等;

　　c)管理測控層是針對監控網絡的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統的最

　　上層部分，主要是由電氣火災監控系統軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數據傳輸協議讀取前置機采集的現場各類數據信息，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發送并檢測操作的執行狀況，以保證供用電單位的正常工作。

 

　　2)工作原理

　　其基本原理是，當電氣設備中的電流、溫度等參數發生異?；蛲蛔儠r，終端探測頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)利用電磁場感應原理、溫度效應的變化對該信息進行采集，并輸送到監控探測器里，經放大、A/D轉換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發出報警信號，同時也輸送到監控設備中，再經監控設備進一步識別、判定，當確認可能會發生火災時，監控主機發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據以上顯示的信息，迅速到事故現場進行檢查處理，并將報警信息發送到集中控制臺。

　　5 系統的設計及應用

　　1)典型組網方案示意圖

　　a)大型建筑群組網方案

　　大型建筑群，樓層高，多棟樓體分散。采用Acrel-6000/Q電氣火災監控設備+Acrel6000/B電氣火災監控設備+電氣火災監控探測器三層結構組網模式，便于區域化管理，采用RS-485網絡通信，以太網通信，滿足了通信實時性高的要求。

　　

 

　　b)大型單體建筑組網方案

　　大型單體建筑，采用Acrel-6000/Q電氣火災監控設備+電氣火災監控探測器兩層結構組網模式，監測管理功能全面，性價比高，采用RS-485網絡，通信介質采用屏蔽雙絞線，滿足了通信實時性高的要求。

　　

 

　　c)中型建筑組網方案

　　中型單體建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災監控設備+電氣火災監控探測器兩層結構組網模式，造價經濟，性價比高，采用RS-485網絡，滿足了通信實時性高的要求。

　　

 

　　d)小型建筑電氣火災監控系統

　　小型建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災監控設備進行監控，造價經濟，性價比高。

　　

 

　　2)系統在建筑設計中的應用

　　安科瑞電氣股份有限公司于2011年8月承接了軌道交通11號線安亭站地塊剩余電流式電氣火災監控系統，該項目分A1、A2a、A2b、A3、A4、A5共5個區，安裝了196只ARCM200-J1剩余電流式電氣火災探測器。探測器通過RS485總線與位于監控中心值班室電氣火災監控設備組成火災監控系統，采用了Acrel-6000電氣火災監控設備，具有集中調度、控制、保護、監視、顯示等功能，集用電安全管理、分析、記錄于一體智能化優點，可大大降低應用場合的電氣火災發生率。

　　

 

　　

 

　　系統主要實現了對分散在建筑內的196只探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現監控與管理;監測漏電流、過電流信號，發出聲光報警信號，報出故障位置，監視故障點變化，儲存各種故障信號;根據探測器提供的信號種類進行相應的顯示、報警，包括分/合閘、剩余電流故障、過電流故障、電壓故障或溫度等報警信號;具有自檢功能，對通信線路的短路、斷路進行檢查。

　　參考文獻：

　　[1]安科瑞電氣股份有限公司系統解決方案.2013.1版.

　　[2]電力電測數字儀表原理與應用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4.