上海復(fù)旦高等藝術(shù)實訓(xùn)基地電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)-項目小結(jié)

1、Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在上海復(fù)旦高等藝術(shù)實訓(xùn)基地項目中的應(yīng)用王煒棟（安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定）摘要：學(xué)校類公共文化事業(yè)單位具有人員密集、社會關(guān)影響力大、社會關(guān)注度高的特性，其電氣火災(zāi)安全顯得十分重要。鑒于學(xué)校類場所人員固定時間段密集程度高、對人員安全要求高的特性，國家和各地區(qū)已經(jīng)制定了相關(guān)電氣火災(zāi)防范以及部分強制規(guī)定。而在上述的各種人員密集型場所安裝電氣火災(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)在上海復(fù)旦高等藝術(shù)實訓(xùn)基地項目中的應(yīng)用，簡析相關(guān)國家標準和設(shè)計規(guī)范，概述電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)在電氣火災(zāi)預(yù)防方面的具體架構(gòu)以及其優(yōu)

2、越性。關(guān)鍵詞：公共建筑；電氣火災(zāi)；上海復(fù)旦高等藝術(shù)實訓(xùn)基地；安科瑞；學(xué)校；0前言近十年的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)居首位，且年均發(fā)生次數(shù)占火災(zāi)年均總發(fā)生次數(shù)的27%，占重特大火災(zāi)總發(fā)生次數(shù)的80%，且損失占火災(zāi)總損失的53%，而發(fā)達國家每年電氣火災(zāi)發(fā)生次數(shù)占總火災(zāi)發(fā)生次數(shù)的8%13%。事實上，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。公益性公共建筑人員密集、往來人員多、公共關(guān)注度高的特性，使其配電系統(tǒng)電氣火災(zāi)的預(yù)防顯得更加重要。 公共建筑電氣火災(zāi)預(yù)防主要有以下兩個方面： (1) 電氣火災(zāi)一般初起于電氣柜、電纜橋架等內(nèi)部，當(dāng)火蔓延至設(shè)備及電纜表面時，已形成較大火

3、勢，此時火勢往往不容易被控制，故而預(yù)防便十分重要。 (2) 學(xué)校類公共場所的社會關(guān)注度高，若是發(fā)生火災(zāi)會影響相關(guān)社會活動進展，且可能會造成人民生命財產(chǎn)損失。針對以上兩個方面，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(zāi)監(jiān)控探測器為基礎(chǔ)，通過對RS485總線技術(shù)、終端微機軟件顯示技術(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(zāi)隱患的排除效率。本文就電氣火災(zāi)系統(tǒng)在上海復(fù)旦高等藝術(shù)實訓(xùn)基地項目中的應(yīng)用，簡單介紹安科瑞A

4、crel-6000/B電氣火災(zāi)系統(tǒng)的實際應(yīng)用和其實際意義。1項目概況上海復(fù)旦高等藝術(shù)實訓(xùn)基地是上海視覺藝術(shù)學(xué)院在松江建設(shè)的一教學(xué)基地。上海視覺藝術(shù)學(xué)院（Shanghai Institute of Visual Art），簡稱“上視”，原復(fù)旦大學(xué)上海視覺藝術(shù)學(xué)院，是一所專門從事傳播研究和設(shè)計研究的高等藝術(shù)院校，籌建于2001年，2005年正式開學(xué)。2013年4月，經(jīng)教育部批準，脫離副部級復(fù)旦大學(xué)隸屬關(guān)系，從普通高校獨立學(xué)院改制為普通民辦高校，并更名為上海視覺藝術(shù)學(xué)院。學(xué)校位于松江大學(xué)園區(qū)，占地面積近千畝。校園建設(shè)和固定資產(chǎn)投入逾6億元，校舍總建筑面積超過12萬平方米，學(xué)生公寓面積41840平方米

5、?，F(xiàn)為上海市教育委員會重點民辦藝術(shù)類本科院校。本項目主要是針對上海復(fù)旦高等藝術(shù)實訓(xùn)基地內(nèi)的兩棟教學(xué)樓設(shè)計電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。 針對本項目的特性，在部分樓層配電柜的重要回路安裝安科瑞研發(fā)的ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)須實時監(jiān)測重要回路的剩余電流值、箱體回路的實時溫度，監(jiān)測的數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺主機，當(dāng)發(fā)生剩余電流值越限、溫度越限時，后臺能進行聲光報警，同時后臺能夠和消防火災(zāi)報警系統(tǒng)實現(xiàn)消防聯(lián)動。2參照標準鑒于公共建筑發(fā)生火災(zāi)容易造成人員生命財產(chǎn)損失。為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，近年來，國家相繼制訂或修改了一批相關(guān)標準規(guī)范。相關(guān)的標準規(guī)范已經(jīng)對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提出了具

6、體的要求，本項目中選用的安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計參照的標準主要有：(1) GB50045-95(2005版)高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。(2) 國家標準建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測方法有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進線端設(shè)置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器。(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)控探測器、GB14287.3-2005測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(4) 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB13955-20

7、05剩余電流動作保護裝置安裝和運行(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)計規(guī)范的要求(6) 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法的要求(暫行規(guī)定)3. 系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖1） 站控管理層站控管理層針對電氣火災(zāi)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機充分考慮到用戶的操作習(xí)慣，和持續(xù)穩(wěn)定運行，參照的相應(yīng)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(shè)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(yīng)給終端管理人員。使管理人員能夠?qū)崟r

8、掌握系統(tǒng)動態(tài)，且實現(xiàn)故障信息可追循，信息可導(dǎo)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/B主機，本主機的具體參數(shù)見下文介紹。2）網(wǎng)絡(luò)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(shè)。本項目的儀表分布在樓層強電間電氣火災(zāi)監(jiān)控探測。本項目的數(shù)據(jù)總線設(shè)計為兩根總線，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(zāi)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(shù)量在20只左右。3） 現(xiàn)場設(shè)備層 本項目中主要是針

9、對樓層配電箱的進線回路安裝安科瑞嵌入式電氣火災(zāi)探測器，通過嵌入式電氣火災(zāi)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(zāi)監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計的，通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過電流、過電壓等火災(zāi)危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)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(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

10、分：剩余電流式電氣火災(zāi)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(zāi)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(shè)計的。4.1本項目的系統(tǒng)特點可總結(jié)為一下三點： (1) 終端探測器選用嵌入式電氣火災(zāi)探測器，方便安裝、節(jié)省成本、便于后期維護。 (2) RS485總線連接方便，可操作性強?？偩€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。 (3) 考慮到本項目中儀表數(shù)據(jù)量，客戶要求。本項目的主機選用壁掛式。壁掛式主機界面簡潔，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(guān)操作要求。4.2電氣火災(zāi)系統(tǒng)工作原

11、理 (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(dāng)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(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)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(zāi)探測器，經(jīng)運算放大、A/D轉(zhuǎn)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(shè)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(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

12、 (2) 終端探測器負責(zé)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(zé)其監(jiān)測回路剩余電流值的實時顯示，同時能夠設(shè)置限值，當(dāng)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。 (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(shè)計注意事項和方法5.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測剩余電流和溫度兩類對象，在設(shè)計時應(yīng)注意的基本要點(1)關(guān)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(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：

13、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(shè)計安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶，不管是新工程或舊工程改造項目，首先要調(diào)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(shè)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(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

14、-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。(2)關(guān)于溫度溫度測量與系統(tǒng)接地的形式無關(guān)，主要考慮包括線纜在內(nèi)的低壓配電裝置中關(guān)鍵部位的溫度，一般在二級保護的線路中應(yīng)用。溫度探頭Pt100可采用接觸式布置法，當(dāng)被檢測對象為絕緣體時，宜將探測器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測對象的表面。當(dāng)被檢測對象為配電柜內(nèi)部溫度變化時，可采用非接觸式布置，靠近發(fā)熱部件。5.2 系統(tǒng)設(shè)計中的點位分配根據(jù)國家標準GB13955-2005剩余電流動作保護裝置安裝和運行4.4條中關(guān)于分級保護的規(guī)定，安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控裝置時，點位分配原則的步驟是：(1)研究

15、分析被控低壓AC380V/220V配電線路的相關(guān)圖紙，將建筑電氣的分布情況調(diào)查核實，確定配電設(shè)備(如配電柜、箱、盤、電纜等重要設(shè)備)的位置，把每一個監(jiān)控探測器分配到相應(yīng)的配電設(shè)備上，以此來確定探測器的數(shù)量，避免重設(shè)浪費。(2)確定分級保護。為了縮小發(fā)生人身電擊事故和接地故障切斷電源時引起的停電范圍，通常在供電線路的不同地點安裝三級(或兩級)不同容量的剩余電流保護裝置，以形成分級保護。根據(jù)用電負載及線路情況，一般分兩級或三級保護，適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村第一級和第二級保護。其中，重要線路應(yīng)包括安防、消防、應(yīng)急電源、通道照明線路及不容許停電的重要場所。(3)二級保護中，所有開關(guān)處都要設(shè)置安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)

16、控探測器，即在線路的電源端(第一級保護)和分支首端(第二級也稱為末端保護)都要安裝剩余電流探測器，并接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，只作火災(zāi)監(jiān)控報警用。(4)溫度檢測是以配電設(shè)備異常時發(fā)熱為基本原則而進行的。1)變壓器低壓側(cè)出線端子、變壓器體溫(風(fēng)溫、油溫、水溫)測試點、負荷開關(guān)觸頭。2)各配電柜(箱)的進出母線接點、自動開關(guān)(斷路器、刀開關(guān))觸頭、大電流導(dǎo)線集中部位、線纜駁接點。3)母聯(lián)柜主接點、刀開關(guān)觸頭。4)補償電容器接線端子、轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭。5)根據(jù)點位安裝總數(shù)，再選擇相應(yīng)的壁掛、立式或琴臺。6 系統(tǒng)參數(shù)的配置6.1 報警值設(shè)置范圍本項目中現(xiàn)場儀表的剩余電流報警值設(shè)置在300mA，關(guān)于剩余電流值的

17、設(shè)置在相關(guān)的國家標準都有詳細的規(guī)定。依據(jù)國家標準GB14287.2-2005中的規(guī)定，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值設(shè)置范圍在201000mA之間。按此要求，一般把電源總進線處的剩余電流動作值定為400800mA，電源分支線路上的剩余電流動作值定為100400mA.一般在實際現(xiàn)場，設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值，具體地說應(yīng)不小于被保護電氣線路和設(shè)備的正常運行時泄漏電流最大值的2倍，且不大于1000mA。電氣火災(zāi)探測器的報警設(shè)定值應(yīng)考慮配電系統(tǒng)及用電設(shè)備的正常泄漏電流。6.2 關(guān)于電纜溫升報警設(shè)定參考，根據(jù)電力電纜設(shè)計規(guī)范對電纜有關(guān)溫度的規(guī)定(1)60以上高溫場所應(yīng)按經(jīng)受高溫及其

18、持續(xù)時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100以上高溫環(huán)境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。(2)電纜持續(xù)允許載流量的環(huán)境溫度應(yīng)按使用地區(qū)的氣象溫度多年平均值確定，并應(yīng)符合規(guī)定。在戶內(nèi)電纜溝敷設(shè)時，環(huán)境溫度為場所最熱月的日最高溫度平均值另加5. (3)電纜所承受溫升與敷設(shè)及散熱條件有關(guān)。7 主要設(shè)備參數(shù)中航民用項目電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由7.1主要技術(shù)參數(shù)電源： 額定工作電壓AC220V（-15% +10%） 備用電源：主電源欠壓或停電時，維持監(jiān)控設(shè)備工作時間 4小時工作制：24小時工作制通訊方式：RS485總線通訊，Modbus-RTU

19、通信協(xié)議，傳輸距離1.2km，可通過中繼器延長通訊傳輸距離監(jiān)控容量： 監(jiān)控設(shè)備最高可監(jiān)控1024（須定制）個監(jiān)控單元（探測器） 可配接ARCM系列監(jiān)控探測器監(jiān)控報警項目： 剩余電流故障（漏電）：故障單元屬性（部位、類型） 溫度報警（超溫）： 故障單元屬性（部位、類型） 電流故障（過流）： 故障單元屬性（部位、類型）監(jiān)控報警響應(yīng)時間： 30s 監(jiān)控報警聲壓級（A計權(quán)）：70dB1m監(jiān)控報警光顯示：紅色LED指示燈，紅色光報警信號應(yīng)保持，直至手動復(fù)位 監(jiān)控報警聲信號：可手動消除，當(dāng)再次有報警信號輸入時，能再次啟動故障報警項目： 監(jiān)控設(shè)備與探測器之間的通訊連接線發(fā)生斷路或短路 監(jiān)控設(shè)備主電源欠壓或斷

20、電 給電池充電的充電器與電池之間的連接線發(fā)生斷路或短路故障報警響應(yīng)時間：100s 監(jiān)控報警聲壓級（A計權(quán)）：70dB1m監(jiān)控報警光顯示：黃色LED指示燈，黃色光報警信號應(yīng)保持至故障排除故障報警聲信號：可手動消除，當(dāng)再次有報警信號輸入時，能再次啟動故障期間，非故障回路的正常工作不受影響控制輸出：報警控制輸出：1組常開無源觸點，容量：AC250V 3A或DC30V 3A自檢項目： 指示燈檢查：報警、故障、運行、主電源、備用電源指示燈 顯示屏檢查 音響器件檢查 自檢耗時 60s 事件記錄： 記錄內(nèi)容：記錄類型、發(fā)生時間、探測器編號、區(qū)域、故障描述，可存儲記錄不少于2萬條 記錄查詢：根據(jù)記錄的日期、類

21、型等條件查詢操作分級： 日常值班級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢 監(jiān)控操作級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復(fù)位、設(shè)備自檢 系統(tǒng)管理級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復(fù)位、設(shè)備自檢，監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)查詢、監(jiān)控設(shè)備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除使用環(huán)境條件： 工作場所：消防控制室內(nèi)、有人值班的變配電所（配電室）、有人值班的房間內(nèi)墻壁上 工作環(huán)境溫度：040 工作環(huán)境相對濕度：5%95%RH 海拔高度：2500m7.2基本功能(1) 監(jiān)控報警功能： 監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息，報警時發(fā)出聲光報警信號，同時設(shè)備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按顯示屏“復(fù)位”按鈕遠程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。(2)故障報警功能 通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)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(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應(yīng)的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。(3)自檢功能 檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。(4)報警記錄存儲查詢功能 當(dāng)發(fā)生漏電、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警