張小莉

1 項(xiàng)目概況

    上海交通大學(xué)包兆龍圖書館由香港環(huán)球航運(yùn)集團(tuán)主席包玉剛捐款興建，以其父包兆龍之名命名。主樓18層，總面積2.61余萬平方米。設(shè)10個(gè)書庫、12個(gè)閱覽室、10個(gè)教師閱覽室、60個(gè)研究生閱覽室，共有2400個(gè)閱覽座位。

    現(xiàn)針對(duì)包兆龍圖書館設(shè)計(jì)一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測其配電回路的漏電流等電參量，確保其整個(gè)配電系統(tǒng)的電氣安全。

    針對(duì)本項(xiàng)目的特性，在部分樓層配電柜的重要回路安裝安科瑞研發(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(shí)時(shí)監(jiān)測重要回路的剩余電流值、箱體回路的實(shí)時(shí)溫度，監(jiān)測的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)主機(jī)，當(dāng)發(fā)生剩余電流值越限、溫度越限時(shí)，后臺(tái)能進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)后臺(tái)能夠和消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)。

2 參照標(biāo)準(zhǔn)

    鑒于公共建筑區(qū)域發(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，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(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：

    (1) GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計(jì)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(xiǎn)性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

    (2)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(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。

    (3)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》

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

    (5)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(jì)規(guī)范》的要求

    (6)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《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)

    (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)充分考慮到用戶的操作習(xí)慣，和持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，參照的相應(yīng)的國家標(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)場的各類數(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)見下文介紹。

    (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)目的儀表分布在樓層強(qiáng)電間電氣火災(zāi)監(jiān)控探測。

    本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)為兩根總線，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)場電氣火災(zāi)探測器通過雙絞線（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式進(jìn)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(xiàng)目中主要是針對(duì)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(shí)時(shí)監(jiān)控配電回路的漏電流大小來顯示整個(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)控探測器，是針對(duì) 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，通過對(duì)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(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,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，以及本項(xiàng)目電氣火災(zāi)檢測點(diǎn)位的實(shí)際情況。無論在終端剩余電流探測器還是后臺(tái)主機(jī)都是根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

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

    (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) 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。

    (3)考慮到本項(xiàng)目中儀表數(shù)據(jù)量，客戶要求。本項(xiàng)目的主機(jī)選用壁掛式。壁掛式主機(jī)界面簡潔，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(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(yùn)算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)過一系列算法后，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。

    2、終端探測器負(fù)責(zé)監(jiān)測各個(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)。終端探測器還負(fù)責(zé)其監(jiān)測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。

    3、儀表通過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)測剩余電流和溫度兩類對(duì)象，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的基本要點(diǎn)

    (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(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，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(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不得穿過互感器。

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

    (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(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)被檢測對(duì)象為絕緣體時(shí)，宜將探測器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測對(duì)象的表面。當(dāng)被檢測對(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：

    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、電纜等重要設(shè)備)的位置，把每一個(gè)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(fèi)。

    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所。

    3、二級(jí)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(第一級(jí)保護(hù))和分支首端(第二級(jí)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)控報(bào)警用。

    4、溫度檢測是以配電設(shè)備異常時(shí)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(diǎn)、負(fù)荷開關(guān)觸頭。

    2)各配電柜(箱)的進(jìn)出母線接點(diǎn)、自動(dòng)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(diǎn)。

    3)母聯(lián)柜主接點(diǎn)、刀開關(guān)觸頭。

    4)補(bǔ)償電容器接線端子、轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭。

    5)根據(jù)點(diǎn)位安裝總數(shù)，再選擇相應(yīng)的壁掛、立式或琴臺(tái)。

6 系統(tǒng)參數(shù)的配置

6.1 報(bào)警值設(shè)置范圍

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

    依據(jù)國家標(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(bào)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(dòng)作值定為400~800mA，電源分支線路上的剩余電流動(dòng)作值定為100~400mA.一般在實(shí)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(bào)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(yùn)行時(shí)泄漏電流最大值的2倍，且不大于1000mA。電氣火災(zāi)探測器的報(bào)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。

6.2關(guān)于電纜溫升報(bào)警設(shè)定參考，根據(jù)《電力電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)電纜有關(guān)溫度的規(guī)定

    (1) 60℃以上高溫場所應(yīng)按經(jīng)受高溫及其持續(xù)時(shí)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。

    (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(shí)，環(huán)境溫度為場所最熱月的日最高溫度平均值另加5℃.

    (3)電纜所承受溫升與敷設(shè)及散熱條件有關(guān)。

作者簡介：張小莉，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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