安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：在開(kāi)展建筑防火工作時(shí)，為充分發(fā)揮電氣火災監控系統的運行優(yōu)勢與作用，應靈活運用相關(guān)探測器技術(shù)，如剩余電流式、測溫式、故障電弧等。為實(shí)現電氣火災監控系統運行的預期目標，在系統設計時(shí)，可突出以下設計要點(diǎn)，如組成方式設計、探測器位置設計、主機位置設計、報警閾值設計、監控系統的運行等。

關(guān)鍵詞：電氣火災監控系統；實(shí)際應用；關(guān)鍵技術(shù)；系統設計

0 引言

為筑牢建筑工程運行安全基石，有效規避電氣火災事故，要高度重視建筑防火工作。在開(kāi)展建筑消防預警工作時(shí)，應當積極推動(dòng)電氣火災監控系統建構，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監控預警系統，對電氣火災險情與隱患進(jìn)行主動(dòng)識別，及時(shí)發(fā)出相關(guān)預警，*一時(shí)間對其進(jìn)行有效處置。

1 電氣火災監控系統中的關(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(xiàn)路中電流的矢量和不為零的電流。在電氣設備出現了電氣事故的瞬間，電流將從帶電體或人體傳導至大地，此時(shí)配電線(xiàn)路進(jìn)出電流會(huì )出現差值，而瞬間電流的矢量和，即漏電電流。一般情況下，建筑電氣系統中出現剩余電流，主要有以下幾種原因：建筑工程電氣施工作業(yè)時(shí)，主體預埋電管沒(méi)有對內壁毛刺進(jìn)行有效清除，從而導致管內穿線(xiàn)刮傷了線(xiàn)纜外皮，增加了漏電風(fēng)險；管線(xiàn)使用時(shí)間太久，在管線(xiàn)老化后，出現漏電情況；用戶(hù)隨意增加負荷，從而導致線(xiàn)纜長(cháng)期負荷過(guò)熱，加速了線(xiàn)纜老化，在線(xiàn)纜失效后出現漏電情況。

電氣火災監控系統運行時(shí)，可基于剩余電流互感器，對配電線(xiàn)路中的剩余電流進(jìn)行監測，從而判斷配電設備的電氣事故。圖1為剩余電流式探測器的技術(shù)運行原理。

在電氣系統配電回路主開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，配電回路中的A、B、C三相線(xiàn)路中對應的Ia、Ｉb、Ｉc電流以及中性N的In電流，將穿過(guò)剩余電流互感器的鐵芯線(xiàn)圈。當電氣線(xiàn)路處于正常運行狀態(tài)時(shí)，Ia、Ｉb、Ｉc矢量和為0，此時(shí)毫安電流表無(wú)法檢測出電流Ｉd。

圖1 剩余電流式探測器的監測原理

若配電回路中出現電氣故障，出現了漏電情況，此時(shí)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(huì )感應到相應的漏電電流。通過(guò)對檢測值與標準值進(jìn)行比較，工作人員可以判讀出電氣設備的運行情況。若兩者出現一定偏差，剩余電流式探測器會(huì )發(fā)出相應的預警信號，并快速切斷故障線(xiàn)路，避免對電氣設備造成更為嚴重的影響，等待檢修人員排除電氣設備的運行安全隱患。

為充分發(fā)揮剩余電流式探測器技術(shù)的應用優(yōu)勢，技術(shù)人員在設計探測器的布點(diǎn)與安裝方案時(shí)，應當基于《剩余電流動(dòng)作保護裝置安裝和運行》中的相關(guān)規定，以保證施工設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*大應用優(yōu)勢與作用，設計人員要須預先設定保護動(dòng)作值、響應時(shí)間、作用區域等，從而有效控制停電影響范圍，避免影響到更多用戶(hù)的正常用電。為保證探測器布點(diǎn)的科學(xué)性與合理性，要深入了解建筑工程系統圖、平面圖、電氣分布情況、配電箱與配電柜的排布情況，從而對設計方案進(jìn)行合理優(yōu)化和完善。

1.2 測溫式探測器技術(shù)

電氣設備過(guò)熱是電氣火災事故發(fā)生的一大原因。為此，在建筑防火時(shí)，應當合理運用測溫式探測器技術(shù)，對電氣設備過(guò)熱故障進(jìn)行主動(dòng)預防。通過(guò)對常用測溫式探測器技術(shù)應用進(jìn)行分析可知，主要有點(diǎn)式測溫、線(xiàn)式測溫、面式測溫等。

在實(shí)際應用測溫式探測器時(shí)，*點(diǎn)要對以下相關(guān)電氣設備，如配電柜、配電箱、配電線(xiàn)路等開(kāi)展過(guò)熱監測。一旦相關(guān)電氣設備的溫度超出設定閾值，系統則會(huì )發(fā)出預警，從而實(shí)現對電氣火災事故的有效防范。鑒于該技術(shù)應用的特殊性，探測器運行時(shí)，只能針對特定區域電氣設備進(jìn)行監測。

工作人員在應用點(diǎn)式測溫探測器技術(shù)時(shí)，為充分發(fā)揮該技術(shù)的應用優(yōu)勢，可在*級或二級配電柜、配電箱內部的配電設備處進(jìn)行安裝，從而對相關(guān)電氣設備運行情況進(jìn)行監測。部分設計人員將其設置于配電箱或配電柜的頂端，對整體的溫度變化進(jìn)行監測；若部分電氣線(xiàn)路容易出現過(guò)熱故障，可針對電氣線(xiàn)路配置探測器，以保證溫度式探測器監測工作開(kāi)展的有效性。

在應用線(xiàn)式測溫探測器時(shí)，鑒于該類(lèi)探測器運行的特性，工作人員應主要將其設置在地下電纜、豎井、橋架等位置，從而實(shí)現對敷設線(xiàn)纜的運行溫度進(jìn)行監測，及時(shí)發(fā)現線(xiàn)纜過(guò)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(shí)際運行時(shí)，其主要是由多個(gè)紅外探測傳感器組成，該類(lèi)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(chǎng)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。在建筑電氣設備運行過(guò)程中，設備的接觸不良、短路等問(wèn)題會(huì )誘發(fā)電氣火災事故。多數短路故障可借助配電系統的繼電保護系統進(jìn)行解決，但部分短路故障會(huì )產(chǎn)生故障電弧，從而增加電氣火災發(fā)生率。

圖2 故障電弧探測器

在實(shí)際安裝建筑電氣設備時(shí)，由于出現短路故障電弧的線(xiàn)路阻抗，對短路電流產(chǎn)生一定限制，使斷路器不能達到預定的動(dòng)作條件，影響繼電保護系統的正常運行。通過(guò)對該種故障進(jìn)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(xiàn)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)嚴重的電氣火災事故。

通過(guò)科學(xué)合理配置故障電弧探測器，可以對短路故障電弧進(jìn)行有效監測預警。工作人員可將故障電弧探測器接入電氣火災監控系統，從而對電壓、電流、故障電弧等相關(guān)數據進(jìn)行匯總分析，一旦監測值超出設定閾值，會(huì )發(fā)出預警信息，由專(zhuān)業(yè)工作人員排除隱患，保證電氣設備線(xiàn)路運行的安全性與可靠性。由此可見(jiàn)，在監控建筑電氣火災時(shí)，靈活運用故障電弧探測器技術(shù)，可彌補監控系統的運行不足，提升電氣火災預警工作的整體效能 。

2 建筑電氣火災監控系統的設計方案

2.1 組成方式設計

（1）可根據不同項目的負荷特點(diǎn)，對多種電氣火災探測器進(jìn)行組合。當照明負荷系統運行時(shí)，為完成相應的電氣火災監控，可以采取測溫式探測器與故障探測器相結合的方式，而當動(dòng)力負荷系統運行時(shí)，則可以采取測溫式探測器與剩余電流探測器進(jìn)行結合的方式。

（2）若電氣火災監控點(diǎn)數不超過(guò)八個(gè)小時(shí)，可不用設計相應的主機。技術(shù)人員可采取獨立式監控器，將其接入到監控系統，從而完成對目標電氣設備的監控。

（3）在對回路中的溫度與故障電弧進(jìn)行監測時(shí)，可將故障電弧探測器、測溫式探測器、監控器、系統主機進(jìn)行有機結合。

（4）在對建筑電氣系統回路中的剩余電流與溫度開(kāi)展監測時(shí)，可將測溫式探測器、剩余電流式探測器、監控器、 系統主機等進(jìn)行集成。

2.2 探測器位置設計

為使相關(guān)探測器發(fā)揮出一定的應用優(yōu)勢與價(jià)值，應對探測器的位置進(jìn)行合理控制。在設計探測器位置時(shí)，應當進(jìn)行綜合考慮，以保證火災監控系統可發(fā)揮出應有的作用。如將探測器安裝在配電室的低壓柜出線(xiàn)相關(guān)位置，確保成本*低。但是該種監控方式只能對漏電故障

進(jìn)行監測，并無(wú)法預測出高溫故障，不能實(shí)現對電氣火災隱患的*面監控。

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(wú)法檢測出具體支路故障，不能明確配電室到豎井間哪個(gè)區域出現了漏電故障。

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(jìn)行預警，但是該種方式仍舊無(wú)法判斷出配電室到豎井間哪個(gè)區域出現了漏電故障。

若在末端配電箱、配電室低壓柜出線(xiàn)、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，但是電氣火災監控系統的整體建設運行成本相對較高。為兼顧可靠性與經(jīng)濟性，在實(shí)際設計建筑電氣火災監控系統的探測器位置時(shí)，設計人員可根據建筑電氣設備運行實(shí)際情況，對不同的安裝方案進(jìn)行組合，從而達到預期的火災監控效果。

2.3 主機位置設計

建筑電氣火災監控系統屬于火警系統的重要組成部分之一。為此，在設計監控系統主機位置時(shí)，可以將其安裝在消防控制室內。因為消防控制室二十四小時(shí)有人值班，可*一時(shí)間發(fā)現報警信息，并采取對應解決措施，避免出現嚴重的電氣火災事故。與此同時(shí)，技術(shù)人員在設計主機位置時(shí)，應當選擇合適的合作廠(chǎng)家，采購配套的電氣監控系統組成設備，如傳感器、探測器等，保證相關(guān)設備按照相同的技術(shù)規程運行，為后續電氣火災監控系統運行提供有力支持。

2.4 報警閾值設計

為使建筑電氣火災監控系統發(fā)揮出一定的運行成效，要科學(xué)合理設計系統報警閾值。一般情況下，在設計系統回路中的剩余電流動(dòng)作報警閾值時(shí)，可設置為300毫安，而設計溫度報警閾值時(shí)，可根據電纜的*高耐溫性能，設定為*高溫度的70％—80％之間。

2.5 監控系統運行

建筑電氣火災監控系統實(shí)際運行時(shí)，可完成可視化監控管理與集中管理。通過(guò)對建筑物內部的監控器、探測器數據進(jìn)行采集分析，從而實(shí)現遙控、遙測操作，保證電氣設備運行的安全性與可靠性。一旦建筑物現場(chǎng)配電線(xiàn)路的相關(guān)指標達到預警閾值，系統則會(huì )發(fā)出相關(guān)預警信號，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，排除電氣火災隱患，提升建筑物運行的整體安全系數。

3 安科瑞電氣火災監控系統

3.1 概述

Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據國家現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數字化獨立運行的系統，已通過(guò)國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過(guò)嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統通過(guò)對剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實(shí)現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)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;并根據用戶(hù)的需求，還可以滿(mǎn)足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

3.2 應用場(chǎng)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(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領(lǐng)域。

3.3 系統結構

3.4 系統功能

監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號，同時(shí)設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型，記錄報警時(shí)間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動(dòng)消除。

當被監測回路報警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

通訊故障報警：當監控設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(shí)，監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示，同時(shí)設備上的黃色“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(shí)，監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應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(shí)，將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

3.5 配置方案

4 結束語(yǔ)

綜上所述，以建筑防火工作為例，*點(diǎn)闡述了建筑電氣火災監控系統包含的核心技術(shù)以及系統設計的主要步驟，旨在說(shuō)明建筑電氣火災監控系統建構的迫切性與必要性。在現代建筑物運行過(guò)程中，由于電氣設備紛繁復雜、種類(lèi)多樣，使電氣火災隱患增加。為保證建筑物的整體安全，要充分發(fā)揮電氣火災監控系統的運行價(jià)值，實(shí)現科學(xué)預警，從而主動(dòng)排除并解決電氣設備運行的安全隱患。

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作者簡(jiǎn)介：

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣火災監控系統的研發(fā)和應用。