淺談剩余式火災監(jiān)測系統(tǒng)在上海某潤滑公司的應(yīng)用-

1、徐玉麗安科瑞電氣股份有限公司江蘇江陰摘要:本文簡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理,分析了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中的設(shè)計依據(jù)和相關(guān)規(guī)范。最后通過安科瑞剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在上海納克潤滑有限公司項目的實例介紹,闡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及其重要意義。關(guān)鍵詞:電氣火災;監(jiān)控系統(tǒng);Acrel-6000/B;上海納克潤滑有限公司0前言電氣火災一般是指由于電氣線路、用電設(shè)備及供配電設(shè)備出現(xiàn)故障性釋放的熱能,如高溫、電弧、電火花以及非故障性釋放的能量;如電熱器具的熾熱表面,在具備燃燒條件下引燃本體或其它可燃物而造成的火災,也包括由雷電和靜電引起的火災。電氣火災主要包括以下四個方面:漏電火災,短路火

2、災,過負荷火災,接觸電阻過大火災。公安部消防局中國火災統(tǒng)計年鑒顯示:2010年火災事故中,電氣火災居首位,且所占比例呈上升趨勢,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(shù)多、損失大,而且多年來一直居高不下。電氣火災事故所占比例逐年增高,令人堪憂。對于嚴峻的電氣火災形勢,早期預測、預警、預報則成消防工作的重中之重,從源頭上杜絕電氣火災的發(fā)生成了關(guān)注的焦點。預防和有效遏制電氣火災的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。國家有關(guān)部門相繼制訂或修改了有關(guān)標準規(guī)范,要求在建筑中設(shè)置電氣火災監(jiān)控報警系統(tǒng)。1參考標準近年來,國家為了加大電氣火災監(jiān)控防范的力度,相繼制訂或修改了一批相關(guān)標準規(guī)范,加

3、強對電氣火災的預防。主要有:1.是GB50045-95(2005版高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范,其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災報警系統(tǒng)。2.是GB50016-2006建筑設(shè)計防火規(guī)范,在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設(shè)置剩余電流動作電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學校等等。3.國家標準建筑電氣火災預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”。4.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2005電氣火災監(jiān)控設(shè)備、GB14287.2-20

4、05剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器、GB14287.3-2005測溫式電氣火災監(jiān)控探測器5.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB13955-2005剩余電流動作保護裝置安裝和運行6.電氣火災監(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7.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法的要求(暫行規(guī)定2系統(tǒng)組成根據(jù)國家標準GB14287-2005電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以及相關(guān)規(guī)范電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法(暫行規(guī)定,則電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成應(yīng)包括:電氣火災監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器以及測溫式電氣火災監(jiān)控探測器等三個最基本產(chǎn)品種類所組成。1、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探

5、測器又由監(jiān)控探測器和剩余電流互感器(分對插式、閉合式兩種所組成;測溫式電氣火災監(jiān)控探測器由監(jiān)控探測器和測溫傳感器所組成。2、剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層組成。各電氣火災監(jiān)控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口,采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器,然后通過五類線TCP/TP協(xié)議進入工業(yè)交換機,然后通過光纜到達監(jiān)控主機。a現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表和保護裝置等,也是構(gòu)建該監(jiān)控系統(tǒng)必要的基本組成元素。不僅肩負著采集數(shù)據(jù)的重任,同時也是執(zhí)行后臺控制命令的終端元件。b通訊控制層主要是由通訊服務(wù)器、接口轉(zhuǎn)換器

6、件及總線網(wǎng)絡(luò)等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,不同的接口轉(zhuǎn)換器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太網(wǎng)等各種接口,組網(wǎng)方式靈活,支持點對點的通訊、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等類型的組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。通訊服務(wù)器主要用于直接對現(xiàn)場儀器儀表轉(zhuǎn)達上位機的各種控制命令,并負責對現(xiàn)場儀器儀表回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和存儲等工作,如電壓/電流等電參量、輸入開關(guān)量狀態(tài)、修改儀表內(nèi)部參數(shù)或各種控制繼電器斷開/閉合的操作命令等;微機保護裝置主要是為保證上位機的正常工作,避免網(wǎng)絡(luò)中不穩(wěn)定信號對其造成的干擾或破壞;接口轉(zhuǎn)換器件則是由于現(xiàn)場儀表或其它系列的裝置與上位機的通訊接口存在差異,需要進行轉(zhuǎn)換方可

7、進行數(shù)據(jù)交換。c管理測控層是針對監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的管理人員,該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的最上層部分,主要是由電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面,通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取前置機采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息,自動經(jīng)過計算處理,以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況,并可接受管理人員的操作命令,實時發(fā)送并檢測操作的執(zhí)行狀況,以保證供用電單位的正常工作。3系統(tǒng)特點和工作原理電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的特點在于剩余電流電監(jiān)控方面屬于先期預報警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)不同,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)早期報警是為了避免損失,而傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)是為了減少損失。所以,這

8、就是說為什么不管是新建或是改建工程項目,尤其是已經(jīng)安裝了火災自動報警系統(tǒng)的單位,仍需要安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)測量剩余電流和溫度兩個物理量。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探測器,經(jīng)運算放大、

9、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監(jiān)控設(shè)備。溫度測量采用溫度傳感器,一般采用Pt100傳感器進行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩(wěn)定、量程范圍大,適合在現(xiàn)場監(jiān)測線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當溫度發(fā)生變化時,Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化,將該電阻信號傳輸?shù)诫姎饣馂奶綔y器,經(jīng)過一系列信號轉(zhuǎn)化和運算后,將最終結(jié)果同溫度報警定值進行比較,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監(jiān)控設(shè)備。4系統(tǒng)設(shè)計注意事項和方法4.1電氣火災監(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(

10、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: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

11、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-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。根據(jù)國家標準GB13955-2005

12、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,安裝剩余電流火災監(jiān)控裝置時,點位分配原則的步驟是:(1研究分析被控低壓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

13、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監(jiān)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,并接入電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),只作火災監(jiān)控報警用。(4三級保護中,第三級(即末端保護開關(guān)處應(yīng)設(shè)置剩余電流探測器及動作保護裝置,但不接入電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),為的是防止人身觸電。(5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、大電流導線集中部位、線纜駁接點。3母聯(lián)柜主

14、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。(6根據(jù)點位安裝總數(shù),再選擇相應(yīng)的壁掛、立式或琴臺。5系統(tǒng)參數(shù)的配置依據(jù)國家標準GB14287.2-2005中的規(guī)定,剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器的報警值設(shè)置范圍在20 1000mA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。5.2關(guān)于電纜溫升報警設(shè)

15、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(160以上高溫場所應(yīng)按經(jīng)受高溫及其持續(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)。6系統(tǒng)設(shè)計實例上海納克潤滑有限公司電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災監(jiān)控裝置Acrel-6000/B、漏電火災探測器ARCM 300-J1、漏電火災探測器ARCM300-J8和漏電

16、流互感器AKH-0.66L組成。Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是本公司自主研發(fā)的用于接收剩余電流式電氣火災探測器等現(xiàn)場設(shè)備信號,以實現(xiàn)對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)應(yīng)用于大型商場、生活小區(qū)、生產(chǎn)基礎(chǔ)、辦公大樓、商場酒店等區(qū)域的消防控制中心,對分散在建筑內(nèi)的探測器進行遙測、遙調(diào)、遙控、遙信,方便實現(xiàn)監(jiān)控與管理。本系統(tǒng)采用標準的Modbus現(xiàn)場總線將具有通信功能的探測器相互連接起來,當現(xiàn)場保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設(shè)定值時,能發(fā)出報警信號、控制信號,能指示報警部位并保存報警信息。蘇州中占房地產(chǎn)現(xiàn)場有剩余電流式儀表48只ARCM300-

17、J8和20只ARCM300-J1,安裝于樓層配電箱中?，F(xiàn)場儀表采用總線方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁掛式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有安裝運輸方便、性價比高、維護方便等優(yōu)點。 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通信協(xié)議,傳輸距離1km,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200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

18、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):70dB/1m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,直至手動復位監(jiān)控報警聲信號:可手動消除,當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):70dB/1m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

19、響控制輸出:報警控制輸出:1組常開無源觸點,容量:AC250V3A或DC30V3A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

20、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:2500m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“復位”按鈕遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。通訊故障報警:當監(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:當主電源或備用電源發(fā)生故障時,監(jiān)控設(shè)

21、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。檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。當發(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、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中,當報警解除、排除故障時,同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時,監(jiān)控設(shè)備可自動切換到備用電源工作,當主電源恢復正常供電時,自動切回到主電源,切換過程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運行。通過監(jiān)控軟件操作,可對連接到本設(shè)備的所有探測器進行遠程復位控制。為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運行,監(jiān)控設(shè)備軟件操作權(quán)限分為三級,不同級別的操作員具有不同的操作權(quán)限。系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)1）站控管理層 站控管理層針對電氣火災監(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。主 要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如觸摸屏、UPS 電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件對現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、 分析、處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應(yīng)現(xiàn)場運情況。 監(jiān)控主機：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進行系統(tǒng)管理、維護和 分析工作。 UPS：保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設(shè)備的正常運 行。 后臺監(jiān)控設(shè)備設(shè)置在二單元一樓消控室中。 2）網(wǎng)絡(luò)通訊層 通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞