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浅谈电气火灾监控系统的工作原理与选型

 发布时间:2022-11-03 点击量:15

王 兰

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201801
摘要:随着人们用电量的增加,电气火灾事故发生居高不下,安装电气火灾监控系统是迫切的、必要的。本文通过电气火灾监控系统的基本组成和工作原理,阐述了电气火灾监控系统的设计依据及安装设要点,提出了实际应用中应注意的问题。
关键词:电气火灾监控;电气火灾;漏电火灾;漏电火灾监控系统;电气火灾监控系统;
1、安装电气火灾监控系统的必要性
       近几年来,全国电气火灾事故数量呈上升趋势。引发电气火灾的原因有很多,如:短路、过载、接地故障、接触电阻过大、泄漏电流等。其中,接地故障引起的火灾更具危险性。配电系统一般的短路、过负荷容易被熔断器、低压断路器等迅速切断而不致引起火灾。接地故障电流一般比较小,不足以使一般的过电流保护及时切断故障。故障点多数以电弧短路的形式出现。由于电弧阻抗较大,它进一步限制了故障电流,使过电流保护更难以动作,但其局部温度却很高,2A的电弧温度可超过2 000℃ ,0.5A的电弧能量已足以引燃可燃物质。所以,防范 电气短路火灾的重点是防范接地电弧短路。为了遏制电气火灾的上升势头,政府等相关部门相继制订或修改了有关标准规范,要求在建筑中设置电气火灾监控系统。
2、电气火灾监控系统的功能
大多数的电气火灾监控设备都具备以下的功能: 
1. 漏电预警和报警 
       当配电回路的漏电电流值达到漏电报警或预警整定值的 80%~100%时,探测器发出漏电预警或报警信号。通过二总线主动上传给监控设备,同时上传的还有报警线路地址、报警时现场电流及漏电值、报警发生时间。 
2. 过电流预警和报警 
       当配电回路的过电流值达到过电流预警或整定值的 80%~100%时,探测器发出过电流预警或报警信号。通过二总线主动上传给监控设备,同时上传的还有报警线路地址、报警时现场电流及报警发生时间。 
3. 温度报警 
       监视部位的温度变化,并将温度值实时传送给集中监控设备。当监视部位的温度达到报警设定值时,发出声、光报警信号。 
4. 实时监控功能 
       在电气火灾监控设备、微型计算机上,能够显示点的三相工作电流和漏电电流值,并能够采用时间历程曲线的方式显示出这些电流值的大小和变化趋势。除了以上功能以外,还有隐患预警功能、显示和存储等。 
3、电气火灾监控系统的基本组成及工作原理
1. 电气火灾监控系统的基本组成基本组成 
       根据国家标准 GB14287-2005《电气火灾监控系统》和相关规范《电气火灾监控系统的设计方法》(暂行规定),电气火灾监控系统的基本组成应包括:电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器等三个基本产品种类。其中,剩余电流式电气火灾监控探测器又由监控探测器和剩余电流互感器(分对插式、闭 合式两种)所组成,测温式电气火灾监控探测器由监控探测器和测温传感器所组成。该系统定位应是: 服务于常规的供电网络的监控系统。有了这个定位,在设计上的一些困惑就会迎刃而解。我们应该明确一点:其应是一个联成网的整体装置,是一个完整系统。在现代技术高速发展的今天,大、中型建筑物中靠分散设置的单个漏电报警器和传统的漏电开关来监控电气火灾是落后的表现,而且是不能胜任的。由于《高层民用建筑设计防火规范》的条文比较简单且可操作性差,有的条文有画蛇添足之嫌。规范发布之后,又没有相应的设计、施工验收规范 同步出台,造成目前电气火灾监控系统设计、施工验收没有明确条文可依,工程设计人员各自凭自己的认识和理解来执行规范。这样的结果势必会造成设计混乱的局面,会对以后的施工、验收造成不良影响。 
2. 电气火灾监控系统的工作原理 
       其基本原理是:当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时,终端探测头(如剩余电流互感器、温度传感器等)利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集,并输送到监控探测器里。经放大、A/D 转换、CPU 对变化的幅值进行分析、判断,并与报警设定值进行比较。一旦超出设定值,则发出报警信号,同时也输送到监控设备中,再经监设备进一步识别、判定。当确认可能会发生火灾时,监控主机发出火灾报警信号,点亮报警指示灯,发出报警音响,同时在液晶显示屏上 显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息,迅速到事故现场进行检查处理,并将报警信息发送到集中控制台。 
3. 电气火灾监控系统的设计依据 
       GB 14287.1-2005《漏电火灾监控设备》,GB14287.2-2005《剩余电流式电器火灾监控探测器》,GB14287.3-2005《测温式漏电火灾监控探测器》,GB 50016-2006《建筑设计防火规范》,CB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》2005 年局部修订条文,GB50 016-2006《建筑设计防火规范》,GB 13 955-2005《剩余电流动作保护装置的安装和运行》。 
 
4、电气火灾监控系统探测器的安装方式
1. 配电箱或控制箱内部形式的安装设计 
       一般的工程中,在各楼层设有专门的层配电箱或控制箱,电气火灾监控探测器直接安装在配电箱或控制箱内部适当位置。 
2. 配电箱或控制箱(柜)外部形式的安装设计 
       电气火灾监控探测器单独做成一个箱体,将总电源通过电气火灾监控探测器,再接入配电箱或控制箱。对于新旧(改造)工程的应用,电气火灾监控探测器只需将电源先引入漏电报警开关装置后,再接入配电箱或控制箱。专门安装漏电控制器的防火监控箱设在配电箱或控制箱附近。改造工程建议采用矩型的漏电互感器,可以尽量不触动原来配电箱(柜)的内部导线和器件布置。 
3. 配电柜成套形式的安装设计 
       直接在配电箱或控制箱面板上嵌入漏电控制器,只考虑在柜内适当位置固定电流互感器(一般在主空开上端或下端)。不改动配电柜内部结构,不需增加单独的漏电控制器安装箱,既美观又不占空间。应在设计中明确提出要求,在施工图会审完毕,由配电柜成套厂考虑预留面板上嵌装电气火灾探测器的开孔尺寸。 
5、电气火灾监控系统在实际应用中应注意的问题
      (1)大型建筑物内的配电线路中,有设备、空调、照明等。单就照明回路而言,应该是民用建筑配电回路较多的,再加上其他回路的回路数就更多。如果所有回路都装电气火灾监控装置是不可能的,不仅工程量大,造价也太高。所以,应该根据实际情况,要针对性和可操作性更强一些,避免增加作用不大、维护成本高的设备投入,可根据其使用性质、火灾危险性、人员是否密集及设备的重要性进行设计。
      (2)在工程上经常用到双电源,特别是消防系统的设备,比如:水泵、风机、卷帘、消防电梯、消防报警中心的设备等。在双路电源供电系统里,保护线和零线都要分别接在一起。当其中的一个回路已经停止供电时,其漏电监控设备会探测到该回路有漏电电流。虽然该回路开关已经处在断开状态,A、B、C 三相没有电流,但 N 线的电流会使漏电探测器认为存在漏电流。原因就是双路电源供电的两条N线是直接连接的,虽然一路电源停电,但是另一路还在供电,导致开关已经处在断开状态的回路N 线还有电流,它的漏电流值超过报警设定值(设定值以为是零),这样的电气火灾监控系统报警实际上是个误报警。所以,双电源供电的切换开关一定要采用 4P 开关,切换时连 N 线一起切。这个误报在工程应用过程中很令人头疼,但又不知原因,还以为是产品问题。类似的问题还有天气潮湿造成电子设备的误报,这在电子产品是个常见的问题。所以,选择有防潮的电子设备也是选择的一个参考。 
      (3)现在的低压配电系统设计大多采用 TN-S系统,即:三相五线制。其他形式的配电形式小范围在内地的一些工厂应用,绝大多数剩余电流式电气火灾监控探测器适合安装TN-S 系统或局部TN-C-S 系统。在改造或扩建工程中,如果低压配电系统是 TN-C 系统,即:三相四线制,就必须对原线路进行适当地改造。重点是:要确保出线的 N 线不能重复接地,剩余电流式电气火灾监控系统大多采用总线式。跟火灾自动报警的方式一样,敷线要符合消防系统的施工规范,二总线敷设长度不超过 1 500 m。若超过 1 500 m,可增设(通讯线延长中继),连接点一定要牢固。
6、安科瑞电气火灾监控系统
6.1概述
       Acre1-6000电气火灾监控系统,是根据国家现行规范标准由安科瑞电气股份有限公司研发的全数字化独立运行的系统,已通过国家消防电子产品质量监督检验中心的消防电子产品试验认证,并且均通过严格的EMC电磁兼容试验,保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行,现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视,实现对电气火灾的早期预防和报警,当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求,还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。
6.2 应用场合
       适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
6.3 系统结构
 
6.4 系统功能
       1) 监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息,报警时发出声、光报警信号,同时设备上红色“报警"指示灯亮,显示屏指示报警部位及报警类型,记录报警时间,声光报警一直保持,直至按设备的“复位"按钮或触摸屏的“复位"按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声"按键手动消除。
 
       2)当被监测回路报警时,控制输出继电器闭合,用于控制被保护电路或其他设备,当报警消除后,控制输出继电器释放。
       3)通讯故障报警:当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时,监控画面中相应的探测器显示故障提示,同时设备上的黄色“故障"指示灯亮,并发出故障报警声音。电源故障报警:当主电源或备用电源发生故障时,监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息,可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
 
       4)当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时,将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中,当报警解除、排除故障时,同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
 
6.5 配置方案
7、结束语
       随着现代化社会的快速发展,人们的用电量不 断增加,整个社会对电气火灾监控系统也越来越重视。“把保障人民群众的生命安全和身体健康,预防和减少安全生产事故灾难造成的人员伤亡作为首要任务"是我们所有建筑电气人员的共同目标和希望。以人为本,安全第一。电气火灾监控系统也将随着建筑设计防火规范相关条款更加完善,得到更好地改进和应用。 
 
【参考文献】
[1]王宜怀、刘晓升,嵌入式应用基础教程(M).北京:清华大学出版社,2005
[2]国标GB14287-2005,电气火灾监控系统(S).    
[3]国标50026-2006建筑设计防火规范(S). 
[4]田浩.风冷热泵系统在我国北方地区的应用[J]. 山西建筑2008,34(22):184-185.
[5]陈蕾.《城市建筑》 2014年30期
[6]安科瑞消防应急照明和疏散指示系统/防火门监控系统/消防设备电源监控系统/电气火灾监控系统选型手册. 2022.05版