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電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在北京萬科項目中的應用，簡析相關國家標準和設計規(guī)范。

    0 前言

    電氣火災一般是指由于電氣線路、用電設備及供配電設備出現(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。以電氣火災的漏電故障為例，電氣線路及裝置因絕緣破損有接地故障時，在漏電故障點和導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，使過電流保護器不能動作或不能及時動作來切斷電源，而幾百毫安的漏電電弧產生的局部高溫達2000℃以上，就足以引燃周圍的可燃物而引起電氣火災。

    公安部消防局《中國火災統(tǒng)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(shù)多、損失大，而且多年來一直居高不下。

    本文就電氣火災系統(tǒng)在北京萬科項目中的應用，簡單介紹安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災系統(tǒng)的實際應用和其實際意義。

    1 項目概況

    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)化運作。由于本項目為高層商用辦公樓，用電負荷較大。本大樓共計有3個配電間。其中超市配電間負責整個超市部分的動力，照明，插座用電，一號配電間和二號配電間負責整個辦公大樓部分的動力、照明、插座以及特殊用電。超市配電間、一號配電間、二號配電間的所有出線回路。每個出線回路終端獨立對應一個配電箱。

    為了監(jiān)控整個配電系統(tǒng)是否存在電氣火災隱患，現(xiàn)須根據本項目的情況設計一套電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。電氣火災監(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)據實時傳輸至后臺主機，當發(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報警系統(tǒng)實現(xiàn)消防聯(lián)動。

    2 參照標準

    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標準規(guī)范，加強對電氣火災的預防。相關的標準規(guī)范已經對電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)提出了具體的要求，本項目中選用的安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災系統(tǒng)的設計參照的標準主要有：

    1．GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)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(tǒng)。

    2．GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設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。

    4．電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的產品應滿足:GB14287.1-2005《電氣火災監(jiān)控設備》、 GB14287.2-2005《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)的供電應滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求

    7．電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計應滿足《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計方法》的要求(暫行規(guī)定)

    3.系統(tǒng)架構及設計

    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。安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主機充分考慮到用戶的操作習慣，和持續(xù)穩(wěn)定運行，參照的相應的國家標準和規(guī)范。主機主要由監(jiān)控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機等設備組成。將現(xiàn)場的各類數(shù)據信息進行計算、分析、處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應給終端管理人員。使管理人員能夠實時掌握系統(tǒng)動態(tài)，且實現(xiàn)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(shù)據量的規(guī)模，現(xiàn)為項目配置安科瑞Acrel-6000/Q主機，本主機的具體參數(shù)見下文介紹。

    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3個配電間的數(shù)據總線設計為一個配電間單獨一根總線，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后期我方提供的點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(shù)量在20只左右。每根總線具體連接方式如下：

    3）現(xiàn)場設備層

    本項目中共計3個配電室，配電室內的每個配電柜都有多個抽屜柜。根據以上情況現(xiàn)為其配置安科瑞ARCM系列剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器ARCM200L-J8，此款探測器性能：8回路剩余電流監(jiān)測、2路溫度監(jiān)測、2路開關量輸入、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監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設計的，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度、過電流、過電壓等火災危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理，從而預防電氣火災的發(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。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(shù)字化，網絡化于一身，是建筑電氣火災預防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預估等的理想選擇。產品符合 GB14287.2-2005《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災監(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。

    本項目的系統(tǒng)特點可總結為一下3點：

    1.終端探測器選用8回路剩余電流探測器、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)據量，客戶要求。本項目的主機選用琴臺式。琴臺式主機界面簡潔，系統(tǒng)操作方便，適合本項目中的配電間環(huán)境和客戶的相關操作要求。

    電氣火災系統(tǒng)工作原理

    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(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(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。

    2.終端探測器負責監(jiān)測各個回路的剩余電流值，將剩余電流值的數(shù)據傳輸至系統(tǒng)主機。終端探測器還負責其監(jiān)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(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)據傳輸至系統(tǒng)主機，系統(tǒng)主機將上傳數(shù)據通過圖形、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)設計注意事項和方法

    5.1 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，在設計時應注意的基本要點

    (1)關于剩余電流

    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，對所應用的低壓配電系統(tǒng)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(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(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-C型時工業(yè)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(tǒng)后，才可以安裝剩余電流檢測裝置。

    (2)關于溫度

    溫度測量與系統(tǒng)接地的形式無關，主要考慮包括線纜在內的低壓配電裝置中關鍵部位的溫度，一般在二級保護的線路中應用。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置在被探測對象的表面。當被檢測對象為配電柜內部溫度變化時，可采用非接觸式布置，靠近發(fā)熱部件。

    5.2 系統(tǒng)設計中的點位分配

    根據國家標準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配電線路的相關圖紙，將建筑電氣的分布情況調查核實，確定配電設備(如配電柜、箱、盤、電纜等重要設備)的位置，把每一個監(jiān)控探測器分配到相應的配電設備上，以此來確定探測器的數(shù)量，避免重設浪費。

    (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)和農村第一級和第二級保護。

    其中，重要線路應包括安防、消防、應急電源、通道照明線路及不容許停電的重要場所。

    (3)二級保護中，所有開關處都要設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)開關處應設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備異常時發(fā)熱為基本原則而進行的。

    1)變壓器低壓側出線端子、變壓器體溫(風溫、油溫、水溫)測試點、負荷開關觸頭。

    2)各配電柜(箱)的進出母線接點、自動開關(斷路器、刀開關)觸頭、大電流導線集中部位、線纜駁接點。

    3)母聯(lián)柜主接點、刀開關觸頭。