安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：在開展建筑防火工作時，為充分發(fā)揮電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的運行優(yōu)勢與作用，應(yīng)靈活運用相關(guān)探測器技術(shù)，如剩余電流式、測溫式、故障電弧等。為實現(xiàn)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)運行的預(yù)期目標，在系統(tǒng)設(shè)計時，可突出以下設(shè)計要點，如組成方式設(shè)計、探測器位置設(shè)計、主機位置設(shè)計、報警閾值設(shè)計、監(jiān)控系統(tǒng)的運行等。
關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；實際應(yīng)用；關(guān)鍵技術(shù)；系統(tǒng)設(shè)計
0 引言
為筑牢建筑工程運行安全基石，有效規(guī)避電氣火災(zāi)事故，要高度重視建筑防火工作。在開展建筑消防預(yù)警工作時，應(yīng)當積極推動電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)建構(gòu)，契合建筑防火工作要求，選擇相適宜的探測器技術(shù)，打造安全可靠的建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，對電氣火災(zāi)險情與隱患進行主動識別，及時發(fā)出相關(guān)預(yù)警，*一時間對其進行有效處置。
1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)
1.1 剩余電流式探測器技術(shù)
剩余電流主要是指低壓配電線路中電流的矢量和不為零的電流。在電氣設(shè)備出現(xiàn)了電氣事故的瞬間，電流將從帶電體或人體傳導(dǎo)至大地，此時配電線路進出電流會出現(xiàn)差值，而瞬間電流的矢量和，即漏電電流。一般情況下，建筑電氣系統(tǒng)中出現(xiàn)剩余電流，主要有以下幾種原因：建筑工程電氣施工作業(yè)時，主體預(yù)埋電管沒有對內(nèi)壁毛刺進行有效清除，從而導(dǎo)致管內(nèi)穿線刮傷了線纜外皮，增加了漏電風(fēng)險；管線使用時間太久，在管線老化后，出現(xiàn)漏電情況；用戶隨意增加負荷，從而導(dǎo)致線纜長期負荷過熱，加速了線纜老化，在線纜失效后出現(xiàn)漏電情況。
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)運行時，可基于剩余電流互感器，對配電線路中的剩余電流進行監(jiān)測，從而判斷配電設(shè)備的電氣事故。圖1為剩余電流式探測器的技術(shù)運行原理。
在電氣系統(tǒng)配電回路主開關(guān)閉合時，配電回路中的A、B、C三相線路中對應(yīng)的Ia、Ｉb、Ｉc電流以及中性N的In電流，將穿過剩余電流互感器的鐵芯線圈。當電氣線路處于正常運行狀態(tài)時，Ia、Ｉb、Ｉc矢量和為0，此時毫安電流表無法檢測出電流Ｉd。
圖1 剩余電流式探測器的監(jiān)測原理
若配電回路中出現(xiàn)電氣故障，出現(xiàn)了漏電情況，此時交流毫安表檢測出的電流矢量和將不再是0，而剩余電流互感器也會感應(yīng)到相應(yīng)的漏電電流。通過對檢測值與標準值進行比較，工作人員可以判讀出電氣設(shè)備的運行情況。若兩者出現(xiàn)一定偏差，剩余電流式探測器會發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信號，并快速切斷故障線路，避免對電氣設(shè)備造成更為嚴重的影響，等待檢修人員排除電氣設(shè)備的運行安全隱患。
為充分發(fā)揮剩余電流式探測器技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，技術(shù)人員在設(shè)計探測器的布點與安裝方案時，應(yīng)當基于《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》中的相關(guān)規(guī)定，以保證施工設(shè)計方案的嚴謹性與可行性。為保證剩余電流保護裝置能夠發(fā)揮出*大應(yīng)用優(yōu)勢與作用，設(shè)計人員要須預(yù)先設(shè)定保護動作值、響應(yīng)時間、作用區(qū)域等，從而有效控制停電影響范圍，避免影響到更多用戶的正常用電。為保證探測器布點的科學(xué)性與合理性，要深入了解建筑工程系統(tǒng)圖、平面圖、電氣分布情況、配電箱與配電柜的排布情況，從而對設(shè)計方案進行合理優(yōu)化和完善。
1.2 測溫式探測器技術(shù)
電氣設(shè)備過熱是電氣火災(zāi)事故發(fā)生的一大原因。為此，在建筑防火時，應(yīng)當合理運用測溫式探測器技術(shù)，對電氣設(shè)備過熱故障進行主動預(yù)防。通過對常用測溫式探測器技術(shù)應(yīng)用進行分析可知，主要有點式測溫、線式測溫、面式測溫等。
在實際應(yīng)用測溫式探測器時，*點要對以下相關(guān)電氣設(shè)備，如配電柜、配電箱、配電線路等開展過熱監(jiān)測。一旦相關(guān)電氣設(shè)備的溫度超出設(shè)定閾值，系統(tǒng)則會發(fā)出預(yù)警，從而實現(xiàn)對電氣火災(zāi)事故的有效防范。鑒于該技術(shù)應(yīng)用的特殊性，探測器運行時，只能針對特定區(qū)域電氣設(shè)備進行監(jiān)測。
工作人員在應(yīng)用點式測溫探測器技術(shù)時，為充分發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，可在*級或二級配電柜、配電箱內(nèi)部的配電設(shè)備處進行安裝，從而對相關(guān)電氣設(shè)備運行情況進行監(jiān)測。部分設(shè)計人員將其設(shè)置于配電箱或配電柜的頂端，對整體的溫度變化進行監(jiān)測；若部分電氣線路容易出現(xiàn)過熱故障，可針對電氣線路配置探測器，以保證溫度式探測器監(jiān)測工作開展的有效性。
在應(yīng)用線式測溫探測器時，鑒于該類探測器運行的特性，工作人員應(yīng)主要將其設(shè)置在地下電纜、豎井、橋架等位置，從而實現(xiàn)對敷設(shè)線纜的運行溫度進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)線纜過熱故障，并采取有效的解決措施。
工作人員若選擇面式溫度探測器，則主要是基于紅外測溫技術(shù)支持，從而了解目標物體對外產(chǎn)生的輻射紅外能量，*準可靠測定物體溫度。紅外熱像儀實際運行時，其主要是由多個紅外探測傳感器組成，該類探測器的性能相對較高，但成本也比較高。在建筑防火安全等級較高場所，可運用該種溫度探測器技術(shù)。
1.3 故障電弧式探測器技術(shù)
圖2為故障電弧式探測器。在建筑電氣設(shè)備運行過程中，設(shè)備的接觸不良、短路等問題會誘發(fā)電氣火災(zāi)事故。多數(shù)短路故障可借助配電系統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)進行解決，但部分短路故障會產(chǎn)生故障電弧，從而增加電氣火災(zāi)發(fā)生率。
圖2 故障電弧探測器
在實際安裝建筑電氣設(shè)備時，由于出現(xiàn)短路故障電弧的線路阻抗，對短路電流產(chǎn)生一定限制，使斷路器不能達到預(yù)定的動作條件，影響繼電保護系統(tǒng)的正常運行。通過對該種故障進行分析可知，其故障危害性相對較大，因為在故障電弧的影響下，可能使配電線路的絕緣物質(zhì)發(fā)生碳化、起火情況，并在局部快速燃燒，引發(fā)嚴重的電氣火災(zāi)事故。
通過科學(xué)合理配置故障電弧探測器，可以對短路故障電弧進行有效監(jiān)測預(yù)警。工作人員可將故障電弧探測器接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，從而對電壓、電流、故障電弧等相關(guān)數(shù)據(jù)進行匯總分析，一旦監(jiān)測值超出設(shè)定閾值，會發(fā)出預(yù)警信息，由專業(yè)工作人員排除隱患，保證電氣設(shè)備線路運行的安全性與可靠性。由此可見，在監(jiān)控建筑電氣火災(zāi)時，靈活運用故障電弧探測器技術(shù)，可彌補監(jiān)控系統(tǒng)的運行不足，提升電氣火災(zāi)預(yù)警工作的整體效能 。
2 建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案
2.1 組成方式設(shè)計
（1）可根據(jù)不同項目的負荷特點，對多種電氣火災(zāi)探測器進行組合。當照明負荷系統(tǒng)運行時，為完成相應(yīng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控，可以采取測溫式探測器與故障探測器相結(jié)合的方式，而當動力負荷系統(tǒng)運行時，則可以采取測溫式探測器與剩余電流探測器進行結(jié)合的方式。
（2）若電氣火災(zāi)監(jiān)控點數(shù)不超過八個小時，可不用設(shè)計相應(yīng)的主機。技術(shù)人員可采取獨立式監(jiān)控器，將其接入到監(jiān)控系統(tǒng)，從而完成對目標電氣設(shè)備的監(jiān)控。
（3）在對回路中的溫度與故障電弧進行監(jiān)測時，可將故障電弧探測器、測溫式探測器、監(jiān)控器、系統(tǒng)主機進行有機結(jié)合。
（4）在對建筑電氣系統(tǒng)回路中的剩余電流與溫度開展監(jiān)測時，可將測溫式探測器、剩余電流式探測器、監(jiān)控器、 系統(tǒng)主機等進行集成。
2.2 探測器位置設(shè)計
為使相關(guān)探測器發(fā)揮出一定的應(yīng)用優(yōu)勢與價值，應(yīng)對探測器的位置進行合理控制。在設(shè)計探測器位置時，應(yīng)當進行綜合考慮，以保證火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可發(fā)揮出應(yīng)有的作用。如將探測器安裝在配電室的低壓柜出線相關(guān)位置，確保成本*低。但是該種監(jiān)控方式只能對漏電故障
進行監(jiān)測，并無法預(yù)測出高溫故障，不能實現(xiàn)對電氣火災(zāi)隱患的*面監(jiān)控。
若將相關(guān)探測器安裝在樓層的配電箱位置，可以*準定位出具體樓層的漏洞故障與高溫隱患，但該種技術(shù)方案無法檢測出具體支路故障，不能明確配電室到豎井間哪個區(qū)域出現(xiàn)了漏電故障。
若將探測器安裝在配電箱，能夠*準診斷出回路中的漏電故障，并對高溫隱患進行預(yù)警，但是該種方式仍舊無法判斷出配電室到豎井間哪個區(qū)域出現(xiàn)了漏電故障。
若在末端配電箱、配電室低壓柜出線、樓層配電箱等不同位置均安裝探測器，則可以形成分級保護效果，但是電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的整體建設(shè)運行成本相對較高。為兼顧可靠性與經(jīng)濟性，在實際設(shè)計建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的探測器位置時，設(shè)計人員可根據(jù)建筑電氣設(shè)備運行實際情況，對不同的安裝方案進行組合，從而達到預(yù)期的火災(zāi)監(jiān)控效果。
2.3 主機位置設(shè)計
建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)屬于火警系統(tǒng)的重要組成部分之一。為此，在設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)主機位置時，可以將其安裝在消防控制室內(nèi)。因為消防控制室二十四小時有人值班，可*一時間發(fā)現(xiàn)報警信息，并采取對應(yīng)解決措施，避免出現(xiàn)嚴重的電氣火災(zāi)事故。與此同時，技術(shù)人員在設(shè)計主機位置時，應(yīng)當選擇合適的合作廠家，采購配套的電氣監(jiān)控系統(tǒng)組成設(shè)備，如傳感器、探測器等，保證相關(guān)設(shè)備按照相同的技術(shù)規(guī)程運行，為后續(xù)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)運行提供有力支持。
2.4 報警閾值設(shè)計
為使建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮出一定的運行成效，要科學(xué)合理設(shè)計系統(tǒng)報警閾值。一般情況下，在設(shè)計系統(tǒng)回路中的剩余電流動作報警閾值時，可設(shè)置為300毫安，而設(shè)計溫度報警閾值時，可根據(jù)電纜的*高耐溫性能，設(shè)定為*高溫度的70％—80％之間。
2.5 監(jiān)控系統(tǒng)運行
建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)實際運行時，可完成可視化監(jiān)控管理與集中管理。通過對建筑物內(nèi)部的監(jiān)控器、探測器數(shù)據(jù)進行采集分析，從而實現(xiàn)遙控、遙測操作，保證電氣設(shè)備運行的安全性與可靠性。一旦建筑物現(xiàn)場配電線路的相關(guān)指標達到預(yù)警閾值，系統(tǒng)則會發(fā)出相關(guān)預(yù)警信號，并在主機報警界面顯示出具體的報警位置，便于工作人員采取有效的解決措施，排除電氣火災(zāi)隱患，提升建筑物運行的整體安全系數(shù)。
3 安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
3.1 概述
Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng)，已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報警，當必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。
3.2 應(yīng)用場合
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家*點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.4 系統(tǒng)功能
監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、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，直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。
當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設(shè)備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。
通訊故障報警：當監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，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，可進入相應(yīng)的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。
當發(fā)生剩余電流、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。
3.5 配置方案
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應(yīng)用 場合 |
型號 |
產(chǎn)品照片 |
功能 |
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消防控制室 |
Acrel-6000/B |
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適用于1~4條通信總線多可連接256個探測器，可適用于壁掛安裝的場所。 |
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Acrel-6000/Q |
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適用于大型組網(wǎng)，壁掛式監(jiān)控主機數(shù)量較多且需集中查看的場所，主要監(jiān)測壁掛主機信息。 |
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一、二級 低壓配電 |
ARCM200L-Z2 |
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三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvar h、Hz、cos中)，視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時鐘，點陣式LCD顯示，2路獨立RS 485/Modbus通訊 |
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ARCM200L-J8 |
8路剩余電流監(jiān)測，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時鐘，點陣式LCD顯示，1路RS 485/Modbus通訊 |
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ARCM 300-J1 |
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1路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，1路繼電器輸出，事件記錄，LCD顯示，1路RS 485/Modbus通訊 |
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AAFD-□ |
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檢測末端線路的故障電弧，485通訊，導(dǎo)軌式安裝。 |
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ASCP200-□ |
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短路限流保護、過載保護、內(nèi)部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測，1路RS 485通訊，1路GPRS或NB無線通訊，額定電流為0-40A可設(shè)。 |
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短路限流保護、過載保護、內(nèi)部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測，1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊，額定電流為0-63A可設(shè)。 |
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配套 附件 |
AKH-0.66 |
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測量型互感器，采集交流電流信號 |
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AKH-0.66/L |
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剩余電流互感器，采集剩余電流信號 |
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ARCM-NTC |
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溫度傳感器，采集線纜或配電箱體溫度 |
4 結(jié)束語
綜上所述，以建筑防火工作為例，*點闡述了建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)包含的核心技術(shù)以及系統(tǒng)設(shè)計的主要步驟，旨在說明建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)建構(gòu)的迫切性與必要性。在現(xiàn)代建筑物運行過程中，由于電氣設(shè)備紛繁復(fù)雜、種類多樣，使電氣火災(zāi)隱患增加。為保證建筑物的整體安全，要充分發(fā)揮電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的運行價值，實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警，從而主動排除并解決電氣設(shè)備運行的安全隱患。
參考文獻
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[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5版.
作者簡介：
龔永波，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機：18702101301 QQ:2881392115
