張小莉

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：電氣火災(zāi)作為一種災(zāi)害，在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的形勢(shì)下，給國(guó)家財(cái)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(jì)，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)的首要因素。為預(yù)防接地故障引起的電氣火災(zāi)，國(guó)家和各地區(qū)已經(jīng)制定了相關(guān)電氣火災(zāi)防范的強(qiáng)制規(guī)定。在各種人員密集型場(chǎng)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(guò)介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在京津城際延伸線天津于家堡項(xiàng)目中的應(yīng)用，簡(jiǎn)析相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，概述電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)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。

關(guān)鍵詞： 土建類(lèi)；電氣火災(zāi)；京津城際延伸線；安科瑞；

0 前言

    公安部消防局《中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)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(shì)，造成的損失十分慘重。事實(shí)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(lái)一直居高不下。

    土建類(lèi)電氣火災(zāi)預(yù)防主要難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

    0.1 配電系統(tǒng)的電纜一般都在橋架或地溝內(nèi)，當(dāng)線纜老化并發(fā)生漏電時(shí)，若沒(méi)有系統(tǒng)的預(yù)警，現(xiàn)場(chǎng)管理人員無(wú)從查找故障點(diǎn)。

    0.2 電氣火災(zāi)隱患產(chǎn)生非常隱蔽，無(wú)論在時(shí)間上還是在空間上都無(wú)跡可尋。

    0.3 本建筑性質(zhì)為土建類(lèi)，對(duì)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(duì)以上幾個(gè)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(cè)器為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)RS485總線技術(shù)、終端微機(jī)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(tái)在顯示各個(gè)探測(cè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)的同時(shí)，還提供越限聲光報(bào)警、人性化的界面等功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)的24小時(shí)無(wú)人實(shí)時(shí)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)在京津城際延伸線天津于家堡項(xiàng)目中的應(yīng)用，簡(jiǎn)單介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和其實(shí)際意義。

1 項(xiàng)目概況

    為了監(jiān)控整個(gè)配電系統(tǒng)是否存在電氣火災(zāi)隱患，現(xiàn)須根據(jù)本項(xiàng)目的情況設(shè)計(jì)一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

    針對(duì)本項(xiàng)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，本工程變配電室出線柜均配置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)主機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控器以及數(shù)據(jù)集中控制器。漏電火災(zāi)報(bào)警主機(jī)設(shè)置在于家堡消防控制室。系統(tǒng)在始發(fā)井和到達(dá)井變配電室的低壓出線柜處設(shè)置漏電火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)該處的漏電電流進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)探測(cè)到配電回路漏電電流大于300mA、工作電流超過(guò)時(shí)限設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，即發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，準(zhǔn)確報(bào)出故障點(diǎn)地址，監(jiān)視故障點(diǎn)變化，顯示其狀態(tài)，對(duì)設(shè)備用電回路僅給出報(bào)警信號(hào)，不切斷其電源。

2 參照標(biāo)準(zhǔn)

    鑒于公共交通土建類(lèi)項(xiàng)目發(fā)生火災(zāi)容易造成人員生命財(cái)產(chǎn)損失。為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，近年來(lái)，國(guó)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(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提出了具體的要求，本項(xiàng)目中選用的安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參照的標(biāo)準(zhǔn)主要有：

    2.1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測(cè)方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進(jìn)線端設(shè)置自動(dòng)切斷電源或報(bào)警的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。

    2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿(mǎn)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(cè)器》、GB14287.3-2005《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》

    2.3 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行應(yīng)滿(mǎn)足GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》

    2.4 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿(mǎn)足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求

    2.5 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》的要求(暫行規(guī)定)

3 系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計(jì)

  

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

3.1 站控管理層

    站控管理層針對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)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(jī)充分考慮到用戶(hù)的操作習(xí)慣，和持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，參照的相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。主機(jī)主要由監(jiān)控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備組成。將現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)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(shí)掌握系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，且實(shí)現(xiàn)故障信息可追循，信息可導(dǎo)出等功能。

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

    本項(xiàng)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(xiàng)目的儀表分布在始發(fā)井及到達(dá)井變配電室配電柜。

    本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)為一根總線，獨(dú)立的總線便于后期系統(tǒng)的維護(hù)，發(fā)生漏電流報(bào)警時(shí)也可以根據(jù)后期我方提供的點(diǎn)檢表快速定位故障回路，快速排除故障。

    現(xiàn)場(chǎng)始發(fā)井配電室出線柜上安裝的40塊電氣火災(zāi)探測(cè)器通過(guò)雙絞線（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式進(jìn)行通訊連接然后經(jīng)過(guò)光貓將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)經(jīng)光纖傳輸?shù)降竭_(dá)井配電室，再經(jīng)光貓將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后這根總線再接入到達(dá)井配電室出線柜上的23塊電氣火災(zāi)探測(cè)器，最終這根總線接入到于家堡消防控制室的電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)上。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

    本項(xiàng)目中主要是針對(duì)變配電室出線回路安裝安科瑞嵌入式電氣火災(zāi)探測(cè)器，通過(guò)嵌入式電氣火災(zāi)探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)控配電回路的漏電流大小來(lái)顯示整個(gè)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(cè)器，是針對(duì) 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，通過(guò)對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過(guò)電流、過(guò)電壓等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種電力參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為能耗管理提供精確的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用先進(jìn)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(cè)器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)和工作原理

    鑒于本項(xiàng)目的規(guī)模，項(xiàng)目電氣火災(zāi)檢測(cè)點(diǎn)位的實(shí)際情況。無(wú)論在終端剩余電流探測(cè)器還是后臺(tái)主機(jī)都是根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

4.1 本項(xiàng)目的系統(tǒng)特點(diǎn)可總結(jié)為一下3點(diǎn)：

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

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

    4.1.3 考慮到本項(xiàng)目中儀表數(shù)據(jù)量，客戶(hù)要求。本項(xiàng)目的主機(jī)選用壁掛式。壁掛式主機(jī)界面簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)操作方便，適合本項(xiàng)目中的配電間環(huán)境和客戶(hù)的相關(guān)操作要求。

4.2 電氣火災(zāi)系統(tǒng)工作原理

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

    4.2.2 終端探測(cè)器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各個(gè)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(jī)。終端探測(cè)器還負(fù)責(zé)其監(jiān)測(cè)回路剩余電流值的實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)能夠設(shè)置限值，當(dāng)剩余電流值越限時(shí)能夠發(fā)出聲光報(bào)警，提醒管理人員及時(shí)維護(hù)、整改。

    4.2.3 儀表通過(guò)RS485總線將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)將上傳數(shù)據(jù)通過(guò)圖形、報(bào)表、事件記錄等形式反映整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和方法

5.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)剩余電流和溫度兩類(lèi)對(duì)象，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的基本要點(diǎn)

    5.1.1 關(guān)于剩余電流

    由于剩余電流監(jiān)測(cè)的原理采用了基爾霍夫電流定律，所以，對(duì)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(duì)將要設(shè)計(jì)安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶(hù)，不管是新工程或舊工程改造項(xiàng)目，首先要調(diào)查核實(shí)該用戶(hù)低壓配電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地形式是什么，否則，設(shè)計(jì)安裝剩余電流互感器的點(diǎn)位進(jìn)行檢測(cè)是根本無(wú)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(duì)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(shí)套住A/B/C三相電源線，或同時(shí)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(guò)互感器。

    在系統(tǒng)接地的形式為T(mén)N-C型時(shí)工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)，必須將其改造為T(mén)N-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(cè)裝置。

    5.1.2 關(guān)于溫度

    溫度測(cè)量與系統(tǒng)接地的形式無(wú)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(jí)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(cè)對(duì)象為絕緣體時(shí)，宜將探測(cè)器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測(cè)對(duì)象的表面。當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象為配電柜內(nèi)部溫度變化時(shí)，可采用非接觸式布置，靠近發(fā)熱部件。

5.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的點(diǎn)位分配

    根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》4.4條中關(guān)于分級(jí)保護(hù)的規(guī)定，安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控裝置時(shí)，點(diǎn)位分配原則的步驟是：

    5.2.1 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(shí)，確定配電設(shè)備(如配電柜、箱、盤(pán)、電纜等重要設(shè)備)的位置，把每一個(gè)監(jiān)控探測(cè)器分配到相應(yīng)的配電設(shè)備上，以此來(lái)確定探測(cè)器的數(shù)量，避免重設(shè)浪費(fèi)。

    5.2.2 確定分級(jí)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(shí)引起的停電范圍，通常在供電線路的不同地點(diǎn)安裝三級(jí)(或兩級(jí))不同容量的剩余電流保護(hù)裝置，以形成分級(jí)保護(hù)。根據(jù)用電負(fù)載及線路情況，一般分兩級(jí)或三級(jí)保護(hù)，適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村第一級(jí)和第二級(jí)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(chǎng)所。

   參考文獻(xiàn)

[1].任致程 周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國(guó)電力出版社. 2007. 4

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