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(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。本文通過介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)工科實(shí)驗(yàn)樓項(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： 公共建筑；電氣火災(zāi)；內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)；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，而且多年來一直居高不下。

    公共建筑電氣火災(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內(nèi)，當(dāng)線纜老化并發(fā)生漏電時(shí)，若沒有系統(tǒng)的預(yù)警，現(xiàn)場(chǎng)管理人員無從查找故障點(diǎn)。

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

    0.3 本建筑性質(zhì)為公共建筑，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)在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)工科實(shí)驗(yàn)樓項(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

    內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)是內(nèi)蒙古自治區(qū)重點(diǎn)大學(xué)，教育部西部重點(diǎn)建設(shè)十四所高校之一，國(guó)家林業(yè)局和自治區(qū)人民政府合作共建高校，國(guó)家西部大開發(fā)“一省一校”重點(diǎn)支持建設(shè)的大學(xué)，國(guó)家“中西部高校基礎(chǔ)能力建設(shè)工程”高校，國(guó)家"特色重點(diǎn)學(xué)科項(xiàng)目"建設(shè)高校，“卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)高校。校園位于內(nèi)蒙古自治區(qū)歷史文化名城--呼和浩特市，被譽(yù)為塞外“花園式高等學(xué)府”。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)成立于1952年，是內(nèi)蒙古自治區(qū)成立最早的本科高等學(xué)校，是國(guó)家大學(xué)生文化素質(zhì)教育基地院校之一，國(guó)家級(jí)大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地院校，是國(guó)家草業(yè)學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)單位之一，截至2014年5月，學(xué)校總占地面積1.5萬畝，其中教學(xué)科研用地1萬畝，教學(xué)行政用房面積45.7萬平方米，標(biāo)準(zhǔn)田徑場(chǎng)（館）4個(gè)，圖書館建筑面積3萬平方米，此次需要做電氣火災(zāi)監(jiān)控的工科實(shí)驗(yàn)樓共計(jì)地下一層，地上八層，總面積達(dá)40000平方米，樓內(nèi)有3個(gè)強(qiáng)電豎井，共有69個(gè)配電回路需要做漏電流監(jiān)控。作為公共建筑，其人員密集度高、對(duì)其安用電安全性要求較高，且在電力配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求也是非常嚴(yán)格的。

    鑒于以上項(xiàng)目情況，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，本工程所有照明、動(dòng)力配電系統(tǒng)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)置在消防控制室。系統(tǒng)在各個(gè)樓層豎井配電箱的進(jìn)線設(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)

    鑒于公共建筑發(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(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 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(chǎng)所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

    2.2 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。

    2.3 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(cè)器》、GB14287.3-2005《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》

    2.4 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》

    2.5 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

    2.6 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)

    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。
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)目的儀表分布在樓層強(qiáng)電間配電柜。

    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(chǎng)電氣火災(zāi)探測(cè)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50只以內(nèi)。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

    本項(xiàng)目中主要是針對(duì)樓層配電箱的進(jìn)線回路安裝安科瑞導(dǎo)軌式電氣火災(zāi)探測(cè)器ARCM300-J1，通過導(dǎo)軌式電氣火災(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，通過對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度等火災(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)器選用導(dǎo)軌式電氣火災(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(cè)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。

    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(cè)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)

     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，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(cè)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(cè)裝置。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)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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