崔玉軍1  徐玉山2  裴善勇3

（1.中國中輕國際工程有限公司  北京100026）

（2.機(jī)械工業(yè)部第一設(shè)計(jì)研究院 安徽 233017）

（3.安科瑞電氣股份有限公司  上海 201801）

摘要： 近年來電氣火災(zāi)居高不下，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為建筑消防電氣設(shè)計(jì)中必須考慮的重要部分。本文概述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及原理，并結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)例給出相關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案。最后針對(duì)剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器在項(xiàng)目應(yīng)用中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵字：電氣火災(zāi)；監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控探測(cè)器；ARCM；設(shè)計(jì)

 1 引言

      隨著我們國家愛國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，我國在工業(yè)用電以及家庭用電方面逐年增加，以2010年為例我國全社會(huì)用電量達(dá)到41923億kWh，同比增長14.56%。各種電氣設(shè)備不斷增加并已應(yīng)用普及到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，在給人們的生活生產(chǎn)帶來極大便利的同時(shí)也留下了更多的安全隱患。據(jù)2008-2010年度《中國消防年鑒》統(tǒng)計(jì)，2007-2009年我國共發(fā)生火災(zāi)429738起，其中電氣火災(zāi)125947起占火災(zāi)總數(shù)的29.3%，為引發(fā)火災(zāi)的最主要原因。多年來一直占據(jù)首位，居高不下，造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失。為遏制電氣火災(zāi)發(fā)生，有關(guān)部門相繼制定、修改了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，強(qiáng)調(diào)了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在防止因接地故障而引起的電氣火災(zāi)的防護(hù)作用。例如《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-2005）第9.5.1條，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006）第11.2.7條中都規(guī)定了宜設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的場所。在《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》（GB 14287-2005）中規(guī)定了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)要求。

2 電氣火災(zāi)原因淺析

     電氣火災(zāi)發(fā)生的原因很多，短路、絕緣老化、過流、接地故障、接觸不良、家電或電熱設(shè)備引燃可燃物等等。從本質(zhì)上講，在所有電氣火災(zāi)起因中最終都是引起短路造成的，而短路火災(zāi)中90%是由于漸變型故障引起的短路。漸變型故障是有發(fā)展過程的，在這個(gè)過程中所表現(xiàn)出的能力釋放，直接地表現(xiàn)為溫度或電弧，實(shí)質(zhì)上是漏電流增大。過流負(fù)荷、接觸不良、家電或電熱設(shè)備等這些故障的發(fā)展過程中，同樣也伴隨著漏電電流的增加。因?yàn)槁╇婋娏鞅容^小，常不足以使過流保護(hù)設(shè)備（斷路器、熔斷器）動(dòng)作，幾百毫安的漏電電弧產(chǎn)生的局部高溫達(dá)2000℃以上，足以引燃周圍的可燃物發(fā)生火災(zāi)，其隱蔽性常常最終導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

     這類電氣火災(zāi)的引發(fā)是由于非正常的的漏電流（即使是很小的值）所引發(fā)的，為隱蔽性故障，如果不利用一定的技術(shù)探測(cè)手段是無法知曉的，故障的持續(xù)發(fā)生最終可能會(huì)導(dǎo)致電氣火災(zāi)事故。故需要有專門檢測(cè)線路中剩余電流（又稱泄露電流或漏電流）的裝置，用來測(cè)量在無施加電壓的情況下，電氣中帶相互絕緣的金屬零件之間,或帶電零件與接地零件之間,通過其周圍介質(zhì)或絕緣表面所形成的電流，從而實(shí)現(xiàn)該類電氣火災(zāi)的提前預(yù)警，達(dá)到消除火災(zāi)隱患的目的。

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)是由上海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、簡單實(shí)用等特點(diǎn)。該裝置是結(jié)合多年來該公司在國內(nèi)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，指定報(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：Acrel6000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。

    以上海市軌道交通11號(hào)線某站地塊電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)為例，該項(xiàng)目共5個(gè)區(qū)，分布了196只ARCM200剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器，通過RS485總線與2臺(tái)監(jiān)控設(shè)備通訊（1個(gè)4口、1個(gè)16口），結(jié)合監(jiān)控中心值班室組成火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)（圖2），采用了Acrel-6000系統(tǒng)組態(tài)軟件，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)用場合的電氣火災(zāi)發(fā)生率。

 圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

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、消除報(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。

4 注意事項(xiàng)

4．1適用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)配電系統(tǒng)的保護(hù)接地形式

1） 配電系統(tǒng)的接地形式

     TN系統(tǒng)的定義：電力系統(tǒng)有一點(diǎn)接地，電氣裝置的外露可接導(dǎo)體通過保護(hù)線與該地點(diǎn)相連接。

TN系統(tǒng)可分為：TN-S系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的中性線（N線）和保護(hù)線（PE線）是分開的；TN-C系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的中性線和保護(hù)線是合一的；TN-C-S系統(tǒng)，系統(tǒng)中有一部分的中性線和保護(hù)線是合一的。

TT系統(tǒng)的定義：電力系統(tǒng)中有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)接地線與電力系統(tǒng)接地點(diǎn)無關(guān)。

4．2 剩余電流互感器的安裝

1）剩余電流互感器穿線

    剩余電流互感器在穿線前應(yīng)分清電網(wǎng)中的相線，N線以及PE線。相線和N線必須一同穿過剩余電流互感器，PE線不能穿過互感器。在系統(tǒng)中，如果N線未與相線一起穿過互感器，一旦三相負(fù)載不平衡，N線將有電流流過，探測(cè)器檢測(cè)到電流信號(hào)，即發(fā)生誤動(dòng)作。不同回路間的N線不得多點(diǎn)相連或重復(fù)接地，否則會(huì)造成誤動(dòng)作，在系統(tǒng)試運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)漏電流值過大而出現(xiàn)報(bào)警，很大一部分均是由此類情況造成。如果PE線同N線及相線一起穿過互感器，也會(huì)造成監(jiān)控探測(cè)器的拒動(dòng)作或誤動(dòng)作。

    也并非所有的剩余電流監(jiān)測(cè)都需要將相線穿入互感器內(nèi)，TN-S系統(tǒng)的總剩余電流監(jiān)測(cè)方法就可排除在外，它可只穿一根電纜線通過剩余電流互感器。這個(gè)方法的優(yōu)勢(shì)在于：可以選用小型的剩余電流互感器提高測(cè)量精度；后期如果互感器出現(xiàn)故障時(shí)，維護(hù)方便。具體接線示意圖如圖3。

圖3 TN-S系統(tǒng)總剩余電流接線方法

5 結(jié)束語

    隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電氣安全越來越受到大家的關(guān)注，人們也逐漸認(rèn)識(shí)到電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在早期預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生具有非常重要的作用。早期國家出臺(tái)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工，導(dǎo)致目前這一行業(yè)比較混亂，系統(tǒng)的效果也并未達(dá)到預(yù)期的目的。目前該類產(chǎn)品被證實(shí)列入第二批實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證的消防產(chǎn)品，將于2013年1月1日起納入國家CCC認(rèn)證產(chǎn)品，由此可見國家相關(guān)部門規(guī)范此類產(chǎn)品質(zhì)量和市場的信心。

 文章來源于：《智能建筑電氣技術(shù)》2012年4期。

參考文獻(xiàn)

1. 中華人民共和國公安部.沈陽消防研究所.GB14287—2005電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.
2. 北京供電局.上海電器科學(xué)研究所.GB13955—2005剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.
3. 國家技術(shù)監(jiān)督局.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50045-95(2005版)，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：國計(jì)劃出版社，2005.
4. 中華人民共和國公安部.GB50026-2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2006.
5. 周中.智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.
6. 中華人民共和國公安部消防局.中國消防年鑒（2010）【M】.北京：中國人事出版社，2010.

作者介紹：吳海英 主要研究方向?yàn)殡姎饣馂?zāi)安全，手機(jī)15000539641 QQ :2880157856

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