張小莉

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：建筑電氣火災作為一種災害，在經(jīng)濟迅速發(fā)展的形勢下，給國家財產(chǎn)和人民的生命安全造成的損失也與日俱增。據(jù)統(tǒng)計，80 %以上的火災為建筑火災，而電氣則是引發(fā)建筑火災的首要因素。為預防接地故障引起的電氣火災，國家和各地區(qū)已經(jīng)制定了相關電氣火災防范的強制規(guī)定。在各種人員密集型場所安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的預防電氣火災的發(fā)生。本文通過介紹安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在成都中筑蘭庭項目中的應用，簡析相關國家標準和設計規(guī)范，概述電氣火災監(jiān)測系統(tǒng)在電氣火災預防方面的具體架構以及其優(yōu)越性。

關鍵詞： 大型建筑群；電氣火災；中筑蘭庭；安科瑞；

0 前言

    公安部消防局《中國火災統(tǒng)計年鑒》顯示：近十年的火災事故中，電氣火災居首位，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，電氣火災已成為消防安全的主要致災因素，不僅次數(shù)多、損失大，而且多年來一直居高不下。

    商業(yè)建筑電氣火災預防主要難點有以下幾個方面：

    0.1 配電系統(tǒng)的電纜一般都在橋架內，當線纜老化并發(fā)生漏電時，若沒有系統(tǒng)的預警，現(xiàn)場管理人員無從查找故障點。

    0.2 電氣火災隱患產(chǎn)生非常隱蔽，無論在時間上還是在空間上都無跡可尋。

    0.3 本建筑性質為商業(yè)建筑，對配電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性、配電系統(tǒng)安全性要求都很高，電氣火災隱患的預防就顯得十分重要。

    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系列電氣火災監(jiān)控探測器為基礎，通過對RS485總線技術、終端微機軟件顯示技術的集成，研發(fā)了安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災監(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，提高了電氣火災隱患的排除效率。

    本文就電氣火災系統(tǒng)在中筑蘭庭項目中的應用，簡單介紹安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災系統(tǒng)在大型建筑群的實際應用和其實際意義。

1 項目概況

    中筑蘭庭項目位于成都市武侯區(qū)武侯大道鐵佛段與萬興路交匯處，此項目為由9棟建筑組成的建筑群，其中3#樓及8#樓為純商業(yè)的四層建筑，1#、2#、7#、9#樓一二層為商業(yè)建筑，上層為住宅，4#、5#、6#樓為純住宅樓。作為商業(yè)住宅混合的大型建筑群，其人員密集度高、對其安用電安全性要求較高，且在電力配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的要求也是非常嚴格的。

    鑒于以上項目情況，為了監(jiān)控整個配電系統(tǒng)是否存在電氣火災隱患，現(xiàn)須根據(jù)本項目的情況設計一套電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。

    針對本項目的特性，為預防接地故障引起的電氣火災，結合本工程的重要性，本工程所有照明、動力配電系統(tǒng)均配置漏電火災報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)主機、現(xiàn)場監(jiān)控器以及數(shù)據(jù)集中控制器。漏電火災報警主機設置在9#樓一層的消防控制室。由于本項目為建筑群，各建筑距離較遠，因此在4#樓強電井里配置一臺串口服務器，用來采集2#、3#、4#、5#樓及地下室的漏電流探測器的數(shù)據(jù)；其他樓層的漏電流探測器數(shù)據(jù)由9#樓一層放置的Acrel-6000/Q的電氣火災監(jiān)控主機直接采集。系統(tǒng)在各個層配電箱的進線設置漏電火災探測器，對該處的漏電電流進行監(jiān)控，當探測到配電回路漏電電流大于300mA、工作電流超過時限設定的報警值時，即發(fā)出聲光報警信號，準確報出故障點地址，監(jiān)視故障點變化，顯示其狀態(tài)，對設備用電回路僅給出報警信號，不切斷其電源。

2 參照標準

    鑒于大型建筑群發(fā)生火災容易造成人員生命財產(chǎn)損失。為了加大電氣火災監(jiān)控防范的力度，近年來，國家相繼制訂或修改了一批相關標準規(guī)范。相關的標準規(guī)范已經(jīng)對電氣火災監(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/B電氣火災系統(tǒng)的設計參照的標準主要有：

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

    2.2 國家標準《建筑電氣火災預防要求和檢測方法》有關條文也明確要求“應在電源進線端設置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器。

    2.3 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應滿足:GB14287.1-2005《電氣火災監(jiān)控設備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》

    2.4 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

    2.5 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的供電應滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求

    2.6 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計應滿足《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計方法》的要求(暫行規(guī)定)

3 系統(tǒng)架構及設計

          9#樓一層消防控制室主機

                                                  4#強電井數(shù)據(jù)采集箱

3.1 站控管理層

     站控管理層針對電氣火災監(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。安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主機充分考慮到用戶的操作習慣，和持續(xù)穩(wěn)定運行，參照的相應的國家標準和規(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、指示燈等方式反應給終端管理人員。使管理人員能夠實時掌握系統(tǒng)動態(tài)，且實現(xiàn)故障信息可追循，信息可導出等功能。

    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。
3.2 網(wǎng)絡通訊層

    本項目中的所有儀表須嚴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。本項目的儀表分布在樓層強電間配電柜。

    本項目的數(shù)據(jù)總線設計為8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)場電氣火災探測器通過雙絞線（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式進行通訊連接，1#樓住宅1#樓商業(yè)以及8#樓商業(yè)的漏電流探測器直接經(jīng)總線接入到琴臺式電氣火災監(jiān)控主機上，6#樓為兩個單元的住宅樓，兩個單元的漏電流探測器經(jīng)集線器集線后接入到后臺主機，7#樓和9#樓再經(jīng)集線器將總線集到一根接入到主機；2#樓及3#樓經(jīng)集線器將總線接入到4#樓采集箱內的串口服務器上，4#樓、5#樓內的探測器也經(jīng)過一個集線器將總線接入到采集箱內串口服務器的第二個接口上，地下室的漏電流探測器經(jīng)另外一個集線器將總線接入到采集箱內串口服務器的第三個接口上。

3.3 現(xiàn)場設備層

    本項目中主要是針對樓層配電箱的進線回路安裝安科瑞嵌入式電氣火災探測器，通過嵌入式電氣火災探測器實時監(jiān)控配電回路的漏電流大小來顯示整個配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

    ARCM系列剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設計的，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度、過電流、過電壓等火災危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理，從而預防電氣火災的發(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，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡化于一身，是建筑電氣火災預防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預估等的理想選擇。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2005《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》的標準要求。

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計的。

    4.1 本項目的系統(tǒng)特點可總結為一下3點：

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

    4.1.2 RS485總線連接方便，可操作性強。總線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。

    4.1.3 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，主機放置在9#樓一層的消防控制室；并配置一臺數(shù)據(jù)采集器，此數(shù)據(jù)采集器放置離9#樓一層消防控制室較遠的4#樓強電井里，采集2#、3#、4#、5#樓及地下室漏電流探測器的數(shù)據(jù)之后再經(jīng)光纖傳輸至消防控制室的監(jiān)控主機。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)境和客戶的相關操作要求。

    4.2 電氣火災系統(tǒng)工作原理

    4.2.1 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出的二次電流也為0;當某相對大地發(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探測器，經(jīng)運算放大、A/D轉換后送入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監(jiān)控設備。

    4.2.2 終端探測器負責監(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。終端探測器還負責其監(jiān)測回路剩余電流值的實時顯示，同時能夠設置限值，當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。

    4.2.3 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)設計注意事項和方法

5.1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測剩余電流和溫度兩類對象，在設計時應注意的基本要點

    5.1.1 關于剩余電流

    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，對所應用的低壓配電系統(tǒng)形式有一定要求。目前，可以應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。對將要設計安裝電氣火災監(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。

    關于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套住A/B/C三相電源線，或同時套住A/B/C/N線。同理，要求中性線N此后不許再接地，保護線PE不得穿過互感器。

    在系統(tǒng)接地的形式為TN-C型時工業(yè)自動化網(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。

 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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