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王蒙蒙

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

   摘要：建筑電氣火災(zāi)作為一種災(zāi)害，在經(jīng)濟迅速發(fā)展的形勢下，給財產(chǎn)和人民的生命安全造成的損失也與日俱增。據(jù)統(tǒng)計，80 %以上的火災(zāi)為建筑火災(zāi)，而電氣則是引發(fā)建筑火災(zāi)的要因素。為預(yù)防接地故障引起的電氣火災(zāi)，和各地區(qū)已經(jīng)制定了相關(guān)電氣火災(zāi)防范的強制規(guī)定。在各種人員密集型場所安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。本文通過介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在瀘州綠地商城項目中的應(yīng)用，簡析相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計規(guī)范，概述電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)在電氣火災(zāi)預(yù)防方面的具體架構(gòu)以及其越性。

  前言

    *部消防局《火災(zāi)統(tǒng)計年鑒》顯示：近十年的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)居*，且所占比例在30%，且逐年呈上升趨勢，造成的損失十分慘重。事實上，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，而且多年來一直居高不下。

    商業(yè)建筑電氣火災(zāi)預(yù)防主要難點有以下幾個方面：

    1配電系統(tǒng)的電纜一般都在橋架內(nèi)，當(dāng)線纜老化并發(fā)生漏電時，若沒有系統(tǒng)的預(yù)警，現(xiàn)場管理人員無從查找故障點。

    2 電氣火災(zāi)隱患產(chǎn)生非常隱蔽，無論在時間上還是在空間上都無跡可尋。

    3 本建筑性質(zhì)為商業(yè)建筑，對配電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性、配電系統(tǒng)安全性要求都很高，電氣火災(zāi)隱患的預(yù)防就顯得十分重要。

    針對以上幾個方面，安科瑞電氣股份有限公司以其自主研發(fā)的ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器為基礎(chǔ)，通過對RS485總線技術(shù)、終端微機軟件顯示技術(shù)的集成，研發(fā)了安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)后臺在顯示各個探測點位數(shù)據(jù)的同時，還提供越限聲光報警、人性化的界面等功能。本系統(tǒng)實現(xiàn)了配電系統(tǒng)的24小時無人實時監(jiān)控，減少了人力成本，提高了電氣火災(zāi)隱患的排除效率。

1 項目概況

    瀘州綠地商城位于瀘州傳統(tǒng)商業(yè)區(qū)“水井溝商圈"，共計地下一層，地上六層，總面積達(dá)27000平方米。定位為綜合性購物廣場，作為大型商業(yè)建筑，其人員密集度高、對其安用電安全性要求較高，且在電力配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的要求也是非常嚴(yán)格的。

    鑒于以上項目情況，為了監(jiān)控整個配電系統(tǒng)是否存在電氣火災(zāi)隱患，現(xiàn)須根據(jù)本項目的情況設(shè)計一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

    針對本項目的特性，為預(yù)防接地故障引起的電氣火災(zāi)，結(jié)合本工程的重要性，本工程所有照明、動力配電系統(tǒng)均配置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)主機、現(xiàn)場監(jiān)控器以及數(shù)據(jù)集中控制器。漏電火災(zāi)報警主機設(shè)置在消防控制室。系統(tǒng)在各個層配電箱的進(jìn)線設(shè)置漏電火災(zāi)探測器，對該處的漏電電流進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)探測到配電回路漏電電流大于300mA、工作電流超過時限設(shè)定的報警值時，即發(fā)出聲光報警信號，準(zhǔn)確報出故障點地址，監(jiān)視故障點變化，顯示其狀態(tài)，對設(shè)備用電回路僅給出報警信號，不切斷其電源。

2 系統(tǒng)特點和工作原理

    鑒于本項目的規(guī)模，項目電氣火災(zāi)檢測點位的實際情況。無論在終端剩余電流探測器還是后臺主機都是根據(jù)本項目的實際情況來進(jìn)行設(shè)計的。

2.1 本項目的系統(tǒng)特點可總結(jié)為一下3點：

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

    2.1.2 RS485總線連接方便，可操作性強?？偩€布線時走的是弱電橋架，不會受到強電的影響，確保的整個系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定。

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

2.2 電氣火災(zāi)系統(tǒng)工作原理

    2.2.1 剩余電流測量是根據(jù)基爾霍夫電流定律：在同一時刻，電路中流入和流出一個節(jié)點的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例，將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生漏電時，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時，剩余電流互感器感應(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)某相對大地發(fā)生漏電，此時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。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災(zāi)探測器，經(jīng)運算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)過一系列算法后，對變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進(jìn)行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

    2.2.2 終端探測器負(fù)責(zé)監(jiān)測各個回路的剩余電流值，將剩余電流值的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機。終端探測器還負(fù)責(zé)其監(jiān)測回路剩余電流值的實時顯示，同時能夠設(shè)置限值，當(dāng)剩余電流值越*能夠發(fā)出聲光報警，提醒管理人員及時維護(hù)、整改。

    2.2.3 儀表通過RS485總線將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機，系統(tǒng)主機將上傳數(shù)據(jù)通過圖形、報表、事件記錄等形式反映整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

3 系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計

      3.1 站控管理層

    站控管理層針對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的上層部分。安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機充分考慮到用戶的操作習(xí)慣，和持續(xù)穩(wěn)定運行，參照的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。主機主要由監(jiān)控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機等設(shè)備組成。將現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計算、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掌握系統(tǒng)動態(tài)，且實現(xiàn)故障信息可追循，信息可導(dǎo)出等功能。

    鑒于本項目中儀表點位以及數(shù)據(jù)量的規(guī)模，現(xiàn)為項目配置安科瑞Acrel-6000/B主機，本主機的具體參數(shù)見下文介紹。
3.2 網(wǎng)絡(luò)通訊層

    本項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)。本項目的儀表分布在樓層強電間配電柜。

    本項目的數(shù)據(jù)總線設(shè)計為兩根總線，獨立的總線便于后期系統(tǒng)的維護(hù)，發(fā)生漏電流報警時也可以根據(jù)后期我方提供的點檢表快速定位故障回路，快速排除故障。

  3.3 現(xiàn)場設(shè)備層

    本項目中主要是針對樓層配電箱的進(jìn)線回路安裝安科瑞嵌入式電氣火災(zāi)探測器，通過嵌入式電氣火災(zāi)探測器實時監(jiān)控配電回路的漏電流大小來顯示整個配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

  ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計的，通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過電流、過電壓等火災(zāi)危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，并實現(xiàn)了對多種電力參數(shù)的實時監(jiān)測,為能耗管理提供的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用的微控制器技術(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。

4 系統(tǒng)設(shè)計注意事項和方法

4.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測剩余電流和溫度兩類對象，在設(shè)計時應(yīng)注意的基本要點

    4.1.1 關(guān)于剩余電流

    由于剩余電流監(jiān)測的原理采用了基爾霍夫電流定律，所以，對所應(yīng)用的低壓配電系統(tǒng)形式有一定要求。目前，可以應(yīng)用剩余電流互感器的低壓配電系統(tǒng)有：TT系統(tǒng)，IT系統(tǒng)，TN-S系統(tǒng)，不能使用在TN-C系統(tǒng)中。對將要設(shè)計安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶，不管是新工程或舊工程改造項目，先要調(diào)查核實該用戶低壓配電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地形式是什么，否則，設(shè)計安裝剩余電流互感器的點位進(jìn)行檢測是根本無法施行的。

    關(guān)于AC220V單相供電系統(tǒng)，剩余電流互感器只要套住L/N兩根電源線即可，但要求中性線N此后不容許再接地。對于AC380V三相供電系統(tǒng)，由于有三相三線制、三相四線制、三相五線制等使用狀況，則根據(jù)具體情況將剩余電流互感器同時套住A/B/C三相電源線，或同時套住A/B/C/N線。同理，要求中性線N此后不許再接地，保護(hù)線PE不得穿過互感器。

    在系統(tǒng)接地的形式為TN-C型時工業(yè)自動化網(wǎng)，將其改造為TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系統(tǒng)后，才可以安裝剩余電流檢測裝置。

    4.1.2 關(guān)于溫度

    溫度測量與系統(tǒng)接地的形式無關(guān)，主要考慮包括線纜在內(nèi)的低壓配電裝置中關(guān)鍵部位的溫度，一般在二級保護(hù)的線路中應(yīng)用。溫度探頭Pt100可采用接觸式布置法，當(dāng)被檢測對象為絕緣體時，宜將探測器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測對象的表面。當(dāng)被檢測對象為配電柜內(nèi)部溫度變化時，可采用非接觸式布置，靠近發(fā)熱部件。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計中的點位分配

    根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB13955-2005《剩余電流動作保護(hù)裝置安裝和運行》4.4條中關(guān)于分級保護(hù)的規(guī)定，安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控裝置時，點位分配原則的步驟是：

    4.2.1 研究分析被控低壓AC380V/220V配電線路的相關(guān)圖紙，將建筑電氣的分布情況調(diào)查核實，確定配電設(shè)備(如配電柜、箱、盤、電纜等重要設(shè)備)的位置，把每一個監(jiān)控探測器分配到相應(yīng)的配電設(shè)備上，以此來確定探測器的數(shù)量，避免重設(shè)浪費。

    4.2.2 確定分級保護(hù)。為了縮小發(fā)生人身電擊事故和接地故障切斷電源時引起的停電范圍，通常在供電線路的不同地點安裝三級(或兩級)不同容量的剩余電流保護(hù)裝置，以形成分級保護(hù)。根據(jù)用電負(fù)載及線路情況，一般分兩級或三級保護(hù)，適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村*級和級保護(hù)。

    其中，重要線路應(yīng)包括安防、消防、應(yīng)急電源、通道照明線路及不容許停電的重要場所。

    4.2.3 二級保護(hù)中，所有開關(guān)處都要設(shè)置安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控探測器，即在線路的電源端(*級保護(hù))和分支端(級也稱為末端保護(hù))都要安裝剩余電流探測器，并接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，只作火災(zāi)監(jiān)控。

    4.2.4 溫度檢測是以配電設(shè)備異常時發(fā)熱為基本原則而進(jìn)行的。

    1)變壓器低壓側(cè)出線端子、變壓器體溫(風(fēng)溫、油溫、水溫)測試點、負(fù)荷開關(guān)觸頭。

    2)各配電柜(箱)的進(jìn)出母線接點、自動開關(guān)(斷路器、刀開關(guān))觸頭、大電流導(dǎo)線集中部位、線纜駁接點。

    3)母聯(lián)柜主接點、刀開關(guān)觸頭。

    4)補償電容器接線端子、轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭。

    4.2.5 根據(jù)點位安裝總數(shù)，再選擇相應(yīng)的壁掛、立式或琴臺。

5 系統(tǒng)參數(shù)的配置及功能

5.1 報警值設(shè)置范圍

    本項目中現(xiàn)場儀表的剩余電流報警值設(shè)置在300mA，關(guān)于剩余電流值的設(shè)置在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)都有詳細(xì)的規(guī)定。

    依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB14287.2-2005中的規(guī)定，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值設(shè)置范圍在20~1000mA之間。按此要求，一般把電源總進(jìn)線處的剩余電流動作值定為400~800mA，電源分支線路上的剩余電流動作值定為100~400mA.一般在實際現(xiàn)場，設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值，具體地說應(yīng)不小于被保護(hù)電氣線路和設(shè)備的正常運行時泄漏電流大值的2倍，且不大于1000mA。電氣火災(zāi)探測器的報警設(shè)定值應(yīng)考慮配電系統(tǒng)及用電設(shè)備的正常泄漏電流。

5.2 關(guān)于電纜溫升報警設(shè)定參考，根據(jù)《電力電纜設(shè)計規(guī)范》對電纜有關(guān)溫度的規(guī)定

    5.2.1 60℃以上高溫場所應(yīng)按經(jīng)受高溫及其持續(xù)時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100℃以上高溫環(huán)境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。

    5.2.2 電纜持續(xù)允許載流量的環(huán)境溫度應(yīng)按使用地區(qū)的氣象溫度多年平均值確定，并應(yīng)符合規(guī)定。在戶內(nèi)電纜溝敷設(shè)時，環(huán)境溫度為場所熱月的日高溫度平均值另加5℃.

    5.2.3 電纜所承受溫升與敷設(shè)及散熱條件有關(guān)。

5.3基本功能

    5.3..1 監(jiān)控報警功能：

    監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息，報警時發(fā)出聲光報警信號，同時設(shè)備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按顯示屏“復(fù)位"按鈕遠(yuǎn)程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲"按鈕手動。

    5.3.2 故障報警功能

    通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。

電源故障報警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報警聲響。

   5.3..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。

    5.3.4 報警記錄存儲查詢功能

    當(dāng)發(fā)生漏電、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

    5.3.5 電源功能

    當(dāng)主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時，監(jiān)控設(shè)備可自動切換到備用電源工作，當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電時，自動切回到主電源，切換過程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運行。

    5.3.6 對探測器控制功能

    通過監(jiān)控軟件操作，可對連接到本設(shè)備的所有探測器進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制。

    5.3.7 權(quán)限控制功能

    為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運行，監(jiān)控設(shè)備軟件操作權(quán)限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權(quán)限。

項目總結(jié)

    本項目實施過程中，我方協(xié)助施工單位，對部分進(jìn)線回路漏電流隱患的排除。其中漏電流過大主要是因為部分回路零線連接至地線上的緣故。

    電氣火災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計，安裝，調(diào)試，驗收的整個過程既是對電氣安全的一次的檢測，也是對用戶配電系統(tǒng)管理人員的一次培訓(xùn)，通過項目的實時和系統(tǒng)運用的培訓(xùn)，讓本項目的電力系統(tǒng)管理人員能夠更加細(xì)致的了解本項目配電系統(tǒng)的電氣火災(zāi)隱患的排除方法，提高其電氣火災(zāi)防范意識和效率。

    在項目運行正常后，我方還提供了本項目電氣火災(zāi)系統(tǒng)整套資料，資料中包括本項目電氣火災(zāi)探測點的點位表，系統(tǒng)使用說明書等。就其中點位表而言，上面標(biāo)注了本項目中各個火災(zāi)探測器安裝回路的具體名稱位置，系統(tǒng)正常運行后的實時數(shù)據(jù)。全套資料便于后期管理人員快速掌握系統(tǒng)的架構(gòu)，提高系統(tǒng)維護(hù)效率和故障排查速度。

   安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)自投入市場以來，運行良好，在預(yù)防電氣火災(zāi)方面發(fā)揮了重要作用，已獲得了客戶對產(chǎn)品和公司的認(rèn)可和肯定。

作者簡介：
王蒙蒙，女，本科。任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司
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