徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

    摘要：在大型商場、生活小區(qū)、基礎(chǔ)建設(shè)、辦公大樓、商場酒店等人員密集區(qū)域的電氣火災(zāi)預(yù)防，已經(jīng)成為當(dāng)前國家和各地區(qū)的強制規(guī)定。在上述的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/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在中航民用項目中的應(yīng)用，簡析相關(guān)國家標(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)以及其優(yōu)越性。

    0 前言

    公安部消防局《中國火災(zāi)統(tǒng)計年鑒》顯示：近十年的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)居首位，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。

    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、電力系統(tǒng)的運作基本上都是24小時不間斷運作的，人員的不可能24小時巡查。

    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/Q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。

    本文就電氣火災(zāi)系統(tǒng)在中航民用項目中的應(yīng)用，簡單介紹安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)系統(tǒng)的實際應(yīng)用和其實際意義。

    1、項目概況

    中航民用航電產(chǎn)業(yè)園位于上海紫竹園區(qū)，總投資規(guī)模約10.8億元，占地186畝，計劃分兩期開發(fā)。按照一次規(guī)劃分步實施細(xì)則，中航民用航電產(chǎn)業(yè)園分期開展航空電子系統(tǒng)研究開發(fā)平臺、航空電子產(chǎn)業(yè)平臺、航空微電子研發(fā)平臺、民用電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺、產(chǎn)業(yè)園配套服務(wù)平臺的建設(shè)。中航民用航電產(chǎn)業(yè)園以“集聚智力和資本優(yōu)勢的生態(tài)產(chǎn)業(yè)園”為建設(shè)目標(biāo)，規(guī)劃設(shè)計以“綠色”和“生態(tài)”為主題，充分體現(xiàn)低層、低密度、低容積率、高綠化率的優(yōu)勢，營造出自然、簡約、高效的國際化科研辦公環(huán)境。

    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)。

    本項目中在樓層配電柜部分安裝了安科瑞研發(fā)的ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)須實時監(jiān)測重要回路的剩余電流值、箱體回路的實時溫度，監(jiān)測的數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺主機，當(dāng)發(fā)生剩余電流值越限、溫度越限時，后臺能進行聲光報警，同時后臺能夠和消防火災(zāi)報警系統(tǒng)實現(xiàn)消防聯(lián)動。

    2、參照標(biāo)準(zhǔn)

    為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，近年來，國家相繼制訂或修改了一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已經(jīng)對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提出了具體的要求，本項目中選用的安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計參照的標(biāo)準(zhǔn)主要有：

    1．GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。

    2．GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設(shè)置剩余電流動作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學(xué)校等等。

    3．國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進線端設(shè)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足: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)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》

    5．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

    6．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求

    7．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》的要求(暫行規(guī)定)

    3、系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

    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)的最上層部分。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)的國家標(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/Q主機，本主機的具體參數(shù)見下文介紹。

    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兩個配電間101室和102室內(nèi)，其中101室17個電氣火災(zāi)監(jiān)控點位，102室8個電氣火災(zāi)監(jiān)控探測。

    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，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。

    現(xiàn)場電氣火災(zāi)探測器通過雙絞線（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式進行通訊連接，每根總線的儀表數(shù)量在20只左右。

    3）現(xiàn)場設(shè)備層

    本項目中的兩個配電室，配電室內(nèi)的每個配電柜都有多個電氣火災(zāi)監(jiān)控點位。根據(jù)以上情況現(xiàn)為其配置安科瑞ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，現(xiàn)針ARCM300-J8做簡單介紹：8回路剩余電流監(jiān)測、2路溫度監(jiān)測、2路開關(guān)量輸入、2路繼電器輸出、LCD顯示、RS485/Modbus協(xié)議。具體的產(chǎn)品參數(shù)可前往安科瑞官網(wǎng)查詢。

    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,為能耗管理提供精確的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用先進的微控制器技術(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。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

    4、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行設(shè)計的。

    本項目的系統(tǒng)特點可總結(jié)為一下3點：

    1.終端探測器選用8回路剩余電流探測器、方便安裝、節(jié)省成本、便于后期維護。

    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。

    3.考慮到本項目中儀表數(shù)據(jù)量，客戶要求。本項目的主機選用琴臺式。琴臺式主機界面簡潔，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。

    電氣火災(zāi)系統(tǒng)工作原理

    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，對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進行比較，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.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)剩余電流值越限時能夠發(fā)出聲光報警，提醒管理人員及時維護、整改。

    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)。

    5、系統(tǒng)設(shè)計注意事項和方法

    5.1 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

    (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，首先要調(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行檢測是根本無法施行的。