浅析电气火灾监控系统的设计

王长幸

江苏安科瑞电器制造有限公司   

0 引言

为了遏制电气火灾的上升势头．政府有关部门对《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95，2005版，以下简称《高规》)和《建筑设计防火规范》(GB 50016-2006，以下简称《低规》)进行了局部条文修订，要求在建筑物内安装剩余电流动作火灾监控系统。

1 电气火灾隐患的主要成因

电气火灾形成主要分为过热型和放电型两种，实际中火灾隐患主要由过热型引起。过热型是电气线路和设备发热部位产生异常高温．如超过允许温度和温升，将会加速绝缘老化或直接引燃周围的可燃物，主要由以下故障引起：

a．电气线路或设备线圈发生短路；

b．电气线路和设备过载：

C．导体连接部分接触**．接触电阻过大；

d．导体绝缘性能下降．引起漏电：

e．非线性负载引起电气线路和设备高次谐波过载，尤其中性线过载；

f.供电电压过低或过高，电气设备的频繁启动等。

放电型是电气线路和设备产生的故障火花和电弧引燃周围的可燃物．主要由以下故障引起：

a．电气线路和设备发生电弧性接地故障；

b．电气线路和设备发生相问短路、单相短路或断线；

C．电气线路过压击穿：

d．电磁感应放电等。

2 火灾自动报警系统、剩余电流动作保护装置与电气火灾监控系统的区别

火灾自动报警系统主要解决各种火灾发生之后的报警，同时启动消防联动控制系统对火灾区域内的人员进行快速和有序疏散。并对火灾区域实施扑救。而剩余电流保护装置(RCD)主要解决的是人身电气**问题(一般在终端电气设备保护开关处设置，其剩余电流≤30mA无延时脱扣，特殊场所剩余电流保护装置电流≤lOmA无延时脱扣或报警)，起到直接或间接接触电击防护功能，当然RCD也有一部分内容适用于电气火灾的防范。

电气火灾监控系统(由电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器三部分组合而成)主要解决的是对电气火灾的预防和控制。隔离故障线路，重要性质负荷线路报警等。不包括对人身**的直接及间接接触电击防护功能。系统采用HUB (集线器)星形结构布线，总线采用超五类8芯UTP(非屏蔽双绞线)，与火灾自动报警系统分开且独立敷设，因此其和火灾自动报警系统为并列关系．也可成为火灾自动报警系统的一个子系统。仅仅实时提供火灾监控探测器对配电线路、配电设备和大型用电设备所监测的数据采集和传输。

3 电气火灾监控系统

电气火灾监控系统是指当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统。电气火灾监控系统是一种电气火灾预防的手段，是作用于电气火灾发生前的一种实时监控系统，与作用于火灾发生后的“火灾自动报警系统”在承担任务、功能和采取的技术手段等方面均是不同的，两者不能混淆和取代。

“ARCM”电气火灾监控系统是由安科瑞电气股份有限公司自主研发和生产的，包括Acrel-6000电气火灾监控系统软件及ARCM系列电气火灾监控探测器组成。它是一种应用于民用建筑和工业建筑双重领域的新一代电气火灾监控产品，具有超早期、高智能、小型化、多功能、高可靠性、简单实用等特点。该装置是结合多年来该公司在国内外工业领域及民用建筑领域得系统集成项目中所积累下的大量宝贵经验研制而成的。该监控设备采用工业计算机进行设计研制，具有良好的可靠性，同时优化了人机交互功能，使整个系统易于安装、调试及维护，主机采用总线制数据传输方式，配接剩余电流式电气火灾监控探测器，组成大容量电气火灾监控系统，适用于高层建筑和各种工业场所的早期电气火灾实时监���及预防。

3.1监控系统基本原理

电气火灾监控系统是集监测、报警、控制、集中管理于一体，总线上一般接监控探测器或监控单元，与主机进行通讯，传送全部数据采集信息。主机采集接收的数据，监测被探测电气线路三相电流、剩余电流、温度、电压等参数的变化，以及反馈当前回路状态等信息。当被测线路发生异常时，电气火灾监控探测器通过互感器、温度传感器等工具采集信号并处理，当监测值超过设定阈值并且达到触发时间时发出报警信号，同时将报警信号上传至监控设备中，经进一步识别判定，监控主机发出火灾报警信号，报警指示灯亮，报警声音带卡，并在显示屏上提示报警信息，指定报警位置，值班人员迅速进行检查处理，将报警信息发送至集中控制台，同时也可由值班人员通过监控设备控制切断故障回路电源，联动其他消防设备，从而达到预防电气火灾的发生。

3.2监控系统基本组成

《电气火灾监控系统》（GB14287）中给出了电气火灾监控系统相关的定义及基本组成。电气火灾监控系统是当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统，它由电气火灾监控设备、电气火灾监控探测器组成。

安科瑞电气股份有限公司生产研发的电气火灾监控系统主要包括：Acrel-6000电气火灾监控设备和ARCM系列电气火灾监控探测器两大部分组成。根据工程项目的大小不同，给出了适用于各类不同的系统解决方案，以达到更优、更好的目标。一般我们分为：小型单体建筑；大型单体建筑；大型群体建筑。图1中给出了各类型项目的基本系统结构图。

3.3基本功能及特点

Acrel-6000电气火灾监控系统是用于接收剩余电流式电气火灾探测器等现场设备信号，以实现对被保护电气线路的报警、监视、控制、管理的运行于计算机的工业级硬件/软件系统。它主要包括以下六个功能：监控报警；故障报警；控制输出；自检；报警记录；操作分级。监控报警功能主要包括：被监控回路开关的实时状态；故障信号指示；联动输入；≤30s的监控报警响应时间；监控报警声信号指示及操作。故障报警功能包括：监控设备与探测器之间的连接线断路、短路故障监测；监控设备主电源欠压（≤80%主电源电压）或过压（≥110%主电源电压）监测。控制输出功能包括：对个别或全部被监控单元的分闸、合闸进行遥控操作；报警控制输出；脱扣控制输出。自检功能包括：通信线路的断路、短路检查；手动检查或系统自检。报警记录功能包括：报警、故障事件类型、发生时间记录；根据记录日期、故障类型等条件查询；报警记录查询及打印功能。操作分级包括：日常值班人员，可进入软件界面查看实时监测情况、消除报警声音和查询报警记录；监控操作人员，可操作除针对系统本身的信息维护外的其他操作；系统管理人员，可操作系统的任何一个功能模块。

此外，与电气火灾监控设备相配套的ARCM系列电气火灾监控探测器负责被监测线路的参数上传。监控探测器主要将电压信号、电流信号和剩余电流信号经过互感器隔离调理之后，进入电参量采集模块，将采样计算好的数据上传到MCU处理单元，MCU处理单元对接收到的数据作进一步处理，并采集温度检测模块的温度信号，数据处理完之后与之前设定的保护参数进行比较，判断是否出现故障，并将数据实时显示在LCD或LED显示屏上。如果发生故障将会根据之前的设定故障处理方式进行处理，保护供电**，并触发声光报警通知工作人员，并将故障类型、时间和参数存入的存储芯片内。另外，MCU处理单元也接收联动输入模块传来的消防联动和烟雾联动的信号，与消防系统配合，远程切断电源，防止火灾的发生。MCU处理单元通过双通信模块可以与两个上位机系统进行数据交换，方便上位机对装置的监控，并保证两个系统互不影响，同时可减少系统投资成本，方便后期维护，方便电气火灾系统的普及。

5 结束语

综上所述，电气火灾监控系统是一个联网的整体装置．是一个完整的系统。其主要功能是在火灾发生前，能对配电线路、变配电设备、重要用电设备的电流(以线路漏电电流为主)和温度变化进行检测，以及对隐患和故障部位的地址进行报警。

因此，电气火灾监控系统的设计首先明确保护对象的火灾危险程度，并结合工程的配电系统设计和负荷特性确定保护分级：同时．电气火灾监控系统的设计应以线路漏电检测和报警为主，可根据负荷特性和运行状况，对配电设备和线路适当的部位增加温度监控器，如变压器、电气竖井内的电缆桥架和电缆夹层等，提高系统的性价比。此外．在配电设计时还应充分考虑线路负荷增长因素和敷设条件对载流量的影响，选择足够的中性线截面，认真做好工程的总等电位和局部等电位联结的设计，合理选配剩余电流动作保护装置等对电气火灾的防护也一样至关重要。

 参考文献：

[1]安科瑞电气股份有限公司产品手册2013.1版.