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，在經濟迅速發展的形勢下，給國家財產和人民的生命安全造成的損失也與日俱增。據統計，80 %以上的火災為建筑火災，而電氣則是引發建筑火災的首要因素。為預防接地故障引起的電氣火災，國家和各地區已經制定了相關電氣火災防范的強制規定。在各種人員密集型場所安裝電氣火災監控系統可以有效的預防電氣火災的發生。本文通過介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災監控系統在內蒙古農業大學工科實驗樓項目中的應用，簡析相關國家標準和設計規范，概述電氣火災監測系統在電氣火災預防方面的具體架構以及其優越性。

關鍵詞： 公共建筑；電氣火災；內蒙古農業大學；安科瑞；

0. 前言

    公安部消防局《中國火災統計年鑒》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，不僅次數多、損失大，而且多年來一直居高不下。

    公共建筑電氣火災預防主要難點有以下幾個方面：

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

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

    0.3 本建筑性質為公共建筑，對配電系統的穩定可靠性、配電系統安全性要求都很高，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的ARCM系列電氣火災監控探測器為基礎，通過對RS485總線技術、終端微機軟件顯示技術的集成，研發了安科瑞Acrel-6000/B電氣火災監控系統。本系統后臺在顯示各個探測點位數據的同時，還提供越限聲光報警、人性化的界面等功能。本系統實現了配電系統的24小時無人實時監控，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在內蒙古農業大學工科實驗樓項目中的應用，簡單介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災系統的實際應用和其實際意義。

1. 項目概況

    內蒙古農業大學是內蒙古自治區重點大學，教育部西部重點建設十四所高校之一，國家林業局和自治區人民政府合作共建高校，國家西部大開發“一省一校”重點支持建設的大學，國家“中西部高校基礎能力建設工程”高校，國家"特色重點學科項目"建設高校，“卓越農林人才教育培養計劃”試點高校。校園位于內蒙古自治區歷史文化名城--呼和浩特市，被譽為塞外“花園式高等學府”。內蒙古農業大學成立于1952年，是內蒙古自治區成立最早的本科高等學校，是國家大學生文化素質教育基地院校之一，國家級大學生校外實踐教育基地院校，是國家草業學會會長單位之一，截至2014年5月，學校總占地面積1.5萬畝，其中教學科研用地1萬畝，教學行政用房面積45.7萬平方米，標準田徑場（館）4個，圖書館建筑面積3萬平方米，此次需要做電氣火災監控的工科實驗樓共計地下一層，地上八層，總面積達40000平方米，樓內有3個強電豎井，共有69個配電回路需要做漏電流監控。作為公共建筑，其人員密集度高、對其安用電安全性要求較高，且在電力配電系統穩定運行的要求也是非常嚴格的。

    鑒于以上項目情況，為了監控整個配電系統是否存在電氣火災隱患，現須根據本項目的情況設計一套電氣火災監控系統。

    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、動力配電系統均配置漏電火災報警系統。該系統主要包括系統主機、現場監控器以及數據集中控制器。漏電火災報警主機設置在消防控制室。系統在各個樓層豎井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，即發出聲光報警信號，準確報出故障點地址，監視故障點變化，顯示其狀態，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

    鑒于公共建筑發生火災容易造成人員生命財產損失。為了加大電氣火災監控防范的力度，近年來，國家相繼制訂或修改了一批相關標準規范。相關的標準規范已經對電氣火災監控系統提出了具體的要求，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范》，其中在條文9.5.1里規定: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。

    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 電氣火災監控系統的產品應滿足:GB14287.1-2005《電氣火災監控設備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監控探測器》

    2.4 電氣火災監控系統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 電氣火災監控系統的供電應滿足GB50052《供配電系統設計規范》的要求

    2.6 電氣火災監控系統的設計應滿足《電氣火災監控系統的設計方法》的要求(暫行規定)

3. 系統架構及設計

    電氣火災監控系統拓撲圖

3.1 站控管理層

    站控管理層針對電氣火災監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的最上層部分。安科瑞電氣火災監控系統主機充分考慮到用戶的操作習慣，和持續穩定運行，參照的相應的國家標準和規范。主機主要由監控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機等設備組成。將現場的各類數據信息進行計算、分析、處理，并以圖形、數顯、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動態，且實現故障信息可追循，信息可導出等功能。

    鑒于本項目中儀表點位以及數據量的規模，現為項目配置安科瑞Acrel-6000/B主機，本主機的具體參數見下文介紹。
3.2 網絡通訊層

    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。

    本項目的數據總線設計為兩根總線，獨立的總線便于后期系統的維護，發生漏電流報警時也可以根據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，每根總線的儀表數量在50只以內。

3.3 現場設備層

    本項目中主要是針對樓層配電箱的進線回路安裝安科瑞導軌式電氣火災探測器ARCM300-J1，通過導軌式電氣火災探測器實時監控配電回路的漏電流大小來顯示整個配電系統的工作狀態。

    ARCM系列剩余電流式電氣火災監控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統設計的，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數實施監控和管理，從而預防電氣火災的發生，并實現了對多種電力參數的實時監測,為能耗管理提供精確的數據。產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，數字化，網絡化于一身，是建筑電氣火災預防監控、系統絕緣老化預估等的理想選擇。產品符合 GB14287.2-2005《電氣火災監控系統 第2部分：剩余電流式電氣火災監控探測器》的標準要求。

4. 系統特點和工作原理

    鑒于本項目的規模，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本項目的實際情況來進行設計的。

4.1 本項目的系統特點可總結為一下3點：

    4.1.1 終端探測器選用導軌式電氣火災探測器，方便安裝、節省成本、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，確保的整個系統的通訊穩定。

    4.1.3 考慮到本項目中儀表數據量，客戶要求。本項目的主機選用壁掛式。壁掛式主機界面簡潔，系統操作方便，適合本項目中的配電間環境和客戶的相關操作要求。

4.2 電氣火災系統工作原理

    4.2.1 剩余電流測量是根據基爾霍夫電流定律：在同一時刻，電路中流入和流出一個節點的電流矢量和為零。以TN-S系統為例，將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器，當系統未發生漏電時，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，經運算放大、A/D轉換后送入CPU，經過一系列算法后，對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，若超出定值則發出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監控設備。

    4.2.2 終端探測器負責監測各個回路的剩余電流值，將剩余電流值的數據傳輸至系統主機。終端探測器還負責其監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總線將數據傳輸至系統主機，系統主機將上傳數據通過圖形、報表、事件記錄等形式反映整個系統的運行狀態。

5. 系統設計注意事項和方法

5.1 電氣火災監控系統主要監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有：TT系統，IT系統，TN-S系統，不能使用在TN-C系統中。對將要設計安裝電氣火災監控系統的用戶，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的系統接地形式是什么，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，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，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。

    在系統接地的形式為TN-C型時工業自動化網，必須將其改造為TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系統后，才可以安裝剩余電流檢測裝置。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣 2010. 6

作者簡介

張小莉，女，本科。任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司
聯系電話：021-59104852，手機：18702111813，QQ：2880157855