徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

    摘要：介紹安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在北京萬科項(xiàng)目中的應(yīng)用，簡(jiǎn)析相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范。

    0 前言

    電氣火災(zāi)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(zāi)，也包括由雷電和靜電引起的火災(zāi)。以電氣火災(zāi)的漏電故障為例，電氣線路及裝置因絕緣破損有接地故障時(shí)，在漏電故障點(diǎn)和導(dǎo)電不良連接處將引起電弧、電火花，這種電弧具有很大阻抗和電壓降，它限制了故障電流，使過電流保護(hù)器不能動(dòng)作或不能及時(shí)動(dòng)作來切斷電源，而幾百毫安的漏電電弧產(chǎn)生的局部高溫達(dá)2000℃以上，就足以引燃周圍的可燃物而引起電氣火災(zāi)。

    公安部消防局《中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示：近十年的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)居首位，且所占比例在30%，且逐年呈上升趨勢(shì)，造成的損失十分慘重。事實(shí)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。

    本文就電氣火災(zāi)系統(tǒng)在北京萬科項(xiàng)目中的應(yīng)用，簡(jiǎn)單介紹安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和其實(shí)際意義。

    1 項(xiàng)目概況

    北京萬科辦公樓是一綜合商業(yè)建筑，本建筑由商業(yè)辦公大樓和超市組成，辦公大樓的以每層或每戶出租的形式商業(yè)化運(yùn)作。由于本項(xiàng)目為高層商用辦公樓，用電負(fù)荷較大。本大樓共計(jì)有3個(gè)配電間。其中超市配電間負(fù)責(zé)整個(gè)超市部分的動(dòng)力，照明，插座用電，一號(hào)配電間和二號(hào)配電間負(fù)責(zé)整個(gè)辦公大樓部分的動(dòng)力、照明、插座以及特殊用電。超市配電間、一號(hào)配電間、二號(hào)配電間的所有出線回路。每個(gè)出線回路終端獨(dú)立對(duì)應(yīng)一個(gè)配電箱。

    為了監(jiān)控整個(gè)配電系統(tǒng)是否存在電氣火災(zāi)隱患，現(xiàn)須根據(jù)本項(xiàng)目的情況設(shè)計(jì)一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重要回路的剩余電流值、箱體回路的實(shí)時(shí)溫度，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)主機(jī)，當(dāng)發(fā)生剩余電流值越限、溫度越限時(shí)，后臺(tái)能進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)后臺(tái)能夠和消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)。

    2 參照標(biāo)準(zhǔn)

    近年來，國(guó)家為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，相繼制訂或修改了一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強(qiáng)對(duì)電氣火災(zāi)的預(yù)防。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已經(jīng)對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提出了具體的要求，本項(xiàng)目中選用的安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參照的標(biāo)準(zhǔn)主要有：

    1．GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計(jì)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(zāi)危險(xiǎn)性大、人員密集等場(chǎng)所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

    2．GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場(chǎng)所宜設(shè)置剩余電流動(dòng)作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。這些場(chǎng)所包括各種類型的影劇院、館所、倉(cāng)庫(kù)、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學(xué)校等等。

    3．國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測(cè)方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進(jìn)線端設(shè)置自動(dòng)切斷電源或報(bào)警的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。

    4．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(cè)器》、GB14287.3-2005《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》

    5．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》

    6．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(jì)規(guī)范》的要求

    7．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》的要求(暫行規(guī)定)

    3.系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計(jì)

    1）站控管理層

    站控管理層針對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)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(jī)充分考慮到用戶的操作習(xí)慣，和持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，參照的相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。主機(jī)主要由監(jiān)控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備組成。將現(xiàn)場(chǎng)的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)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(shí)掌握系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，且實(shí)現(xiàn)故障信息可追循，信息可導(dǎo)出等功能。

    鑒于本項(xiàng)目中儀表點(diǎn)位以及數(shù)據(jù)量的規(guī)模，現(xiàn)為項(xiàng)目配置安科瑞Acrel-6000/Q主機(jī)，本主機(jī)的具體參數(shù)見下文介紹。

    2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

    本項(xiàng)目中的所有儀表須嚴(yán)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(xiàng)目的3個(gè)配電間的數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)為一個(gè)配電間單獨(dú)一根總線，獨(dú)立的總線便于后期系統(tǒng)的維護(hù)，發(fā)生漏電流報(bào)警時(shí)也可以根據(jù)后期我方提供的點(diǎn)檢表快速定位故障回路，快速排除故障。具體的手拉手連接如下圖所示：

    現(xiàn)場(chǎng)電氣火災(zāi)探測(cè)器通過雙絞線（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式進(jìn)行通訊連接，每根總線的儀表數(shù)量在20只左右。每根總線具體連接方式如下：

    3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

    本項(xiàng)目中共計(jì)3個(gè)配電室，配電室內(nèi)的每個(gè)配電柜都有多個(gè)抽屜柜。根據(jù)以上情況現(xiàn)為其配置安科瑞ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器ARCM200L-J8，此款探測(cè)器性能：8回路剩余電流監(jiān)測(cè)、2路溫度監(jiān)測(cè)、2路開關(guān)量輸入、2路繼電器輸出、LCD顯示、RS485/Modbus協(xié)議。

    ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，是針對(duì) 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，通過對(duì)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(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種電力參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為能耗管理提供精確的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用先進(jìn)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部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

    4系統(tǒng)特點(diǎn)和工作原理

    鑒于本項(xiàng)目的規(guī)模，項(xiàng)目電氣火災(zāi)檢測(cè)點(diǎn)位的實(shí)際情況。無論在終端剩余電流探測(cè)器還是后臺(tái)主機(jī)都是根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

    本項(xiàng)目的系統(tǒng)特點(diǎn)可總結(jié)為一下3點(diǎn)：

    1.終端探測(cè)器選用8回路剩余電流探測(cè)器、方便安裝、節(jié)省成本、便于后期維護(hù)。

    2.RS485總線連接方便，可操作性強(qiáng)�？偩�布線時(shí)走的是弱電橋架，不會(huì)受到強(qiáng)電的影響，確保的整個(gè)系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定。

    3.考慮到本項(xiàng)目中儀表數(shù)據(jù)量，客戶要求。本項(xiàng)目的主機(jī)選用琴臺(tái)式。琴臺(tái)式主機(jī)界面簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)操作方便，適合本項(xiàng)目中的配電間環(huán)境和客戶的相關(guān)操作要求。

    電氣火災(zāi)系統(tǒng)工作原理

    1.剩余電流測(cè)量是根據(jù)基爾霍夫電流定律：在同一時(shí)刻，電路中流入和流出一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例，將A/B/C/N同時(shí)穿過剩余電流互感器，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生漏電時(shí)，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時(shí)，剩余電流互感器感應(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)某相對(duì)大地發(fā)生漏電，此時(shí)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(hào)通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災(zāi)探測(cè)器，經(jīng)運(yùn)算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)過一系列算法后，對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并上送至后臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

    2.終端探測(cè)器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各個(gè)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(jī)。終端探測(cè)器還負(fù)責(zé)其監(jiān)測(cè)回路剩余電流值的實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)能夠設(shè)置限值，當(dāng)剩余電流值越限時(shí)能夠發(fā)出聲光報(bào)警，提醒管理人員及時(shí)維護(hù)、整改。

    3.儀表通過RS485總線將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)將上傳數(shù)據(jù)通過圖形、報(bào)表、事件記錄等形式反映整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

    5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和方法

    5.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)剩余電流和溫度兩類對(duì)象，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的基本要點(diǎn)

    (1)關(guān)于剩余電流

    由于剩余電流監(jiān)測(cè)的原理采用了基爾霍夫電流定律，所以，對(duì)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(duì)將要設(shè)計(jì)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(xiàng)目，首先要調(diào)查核實(shí)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(jì)安裝剩余電流互感器的點(diǎn)位進(jìn)行檢測(cè)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(duì)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(shí)套住A/B/C三相電源線，或同時(shí)套住A/B/C/N線。同理，要求中性線N此后不許再接地，保護(hù)線PE不得穿過互感器。

    在系統(tǒng)接地的形式為TN-C型時(shí)工業(yè)自動(dòng)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(cè)裝置。

    (2)關(guān)于溫度

    溫度測(cè)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(jí)保護(hù)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(cè)對(duì)象為絕緣體時(shí)，宜將探測(cè)器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測(cè)對(duì)象的表面。當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象為配電柜內(nèi)部溫度變化時(shí)，可采用非接觸式布置，靠近發(fā)熱部件。

    5.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的點(diǎn)位分配

    根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》4.4條中關(guān)于分級(jí)保護(hù)的規(guī)定，安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控裝置時(shí)，點(diǎn)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(shí)，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(gè)監(jiān)控探測(cè)器分配到相應(yīng)的配電設(shè)備上，以此來確定探測(cè)器的數(shù)量，避免重設(shè)浪費(fèi)。

    (2)確定分級(jí)保護(hù)。為了縮小發(fā)生人身電擊事故和接地故障切斷電源時(shí)引起的停電范圍，通常在供電線路的不同地點(diǎn)安裝三級(jí)(或兩級(jí))不同容量的剩余電流保護(hù)裝置，以形成分級(jí)保護(hù)。根據(jù)用電負(fù)載及線路情況，一般分兩級(jí)或三級(jí)保護(hù)，適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村第一級(jí)和第二級(jí)保護(hù)。

    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(chǎng)所。

    (3)二級(jí)保護(hù)中，所有開關(guān)處都要設(shè)置安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，即在線路的電源端(第一級(jí)保護(hù))和分支首端(第二級(jí)也稱為末端保護(hù))都要安裝剩余電流探測(cè)器，并接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，只作火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警用。

    (4)三級(jí)保護(hù)中，第三級(jí)(即末端保護(hù))開關(guān)處應(yīng)設(shè)置剩余電流探測(cè)器及動(dòng)作保護(hù)裝置，但不接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，為的是防止人身觸電。

    (5)溫度檢測(cè)是以配電設(shè)備異常時(shí)發(fā)熱為基本原則而進(jìn)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(cè)試點(diǎn)、負(fù)荷開關(guān)觸頭。

    2)各配電柜(箱)的進(jìn)出母線接點(diǎn)、自動(dòng)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(diǎn)。

    3)母聯(lián)柜主接點(diǎn)、刀開關(guān)觸頭。