张玲玲

　　（安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定）

　　摘要：公共建筑中电气安全作为电气设计以及施工过程中的一个重点，其重要性已经被社会各界广泛接受。电气安全中电气火灾隐患引发的火灾具有难发现、难定位、突发性等特点。在电气设计中通过设计电气火灾监控系统来实时监测重要回路的漏电流、温度，及时提醒管理人员进行电气安全隐患的排除。本文通过介绍安科瑞Acrel-6000/Q电气火灾监控系统在亳州市谯城区城市基础设施建设安置房小区项目中的应用，简析相关国家标准和设计规范，概述电气火灾监测系统在电气火灾预防方面的具体架构以及其优越性。

　　关键词： 亳州；电气安全；电气火灾；基础建设；安科瑞；

　　1 项目概况

　　亳州市谯城区城市基础设施建设安置房小区项目由15栋居民安置房组成。每栋楼内的楼层配电箱进线端设计漏电流探测器，实时监测重要回路的电气安全隐患。

　　2 参照标准

　　鉴于公共建筑区域发生火灾容易造成人员生命财产损失。为了加大电气火灾监控防范的力度，近年来，国家相继制订或修改了一批相关标准规范。相关的标准规范已经对电气火灾监控系统提出了具体的要求，本项目中选用的安科瑞Acrel-6000/Q电气火灾系统的设计参照的标准主要有：

　　（1）GB50045-95(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》，其中在条文9.5.1里规定:高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。

　　（2）国家标准《建筑电气火灾预防要求和检测方法》有关条文也明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器。

　　（3）电气火灾监控系统的产品应满足:GB14287.1-2005《电气火灾监控设备》、 GB14287.2-2005《剩余电流式电气火灾监控探测器》、GB14287.3-2005《测温式电气火灾监控探测器》

　　（4）电气火灾监控系统的安装和运行应满足GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》

　　（5）电气火灾监控系统的供电应满足GB50052《供配电系统设计规范》的要求

　　（6）电气火灾监控系统的设计应满足《电气火灾监控系统的设计方法》的要求(暂行规定)

　　3.系统架构及设计

　　电气火灾监控系统拓扑图（1）

　　（1）站控管理层

　　鉴于本项目中仪表点位以及数据量的规模，现为项目配置安科瑞Acrel-6000/Q主机，本主机的具体参数见下文介绍。

　　（2）网络通讯层

　　本项目中的所有仪表须严格按照手拉手的形式连接，且所有的通讯总线须沿着弱电桥架铺设。本项目的仪表分布在楼层强电间电气火灾监控探测。

　　（3）现场设备层

　　ARCM系列剩余电流式电气火灾监控探测器，是针对 0.4kV 以下的TT、TN 系统设计的，通过对配电回路的剩余电流、导线温度、过电流、过电压等火灾危险参数实施监控和管理，从而预防电气火灾的发生，并实现了对多种电力参数的实时监测,为能耗管理提供的数据。产品采用先进的微控制器技术，集成度高，体积小巧，安装方便，集智能化，数字化，网络化于一身，是建筑电气火灾预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。产品符合 GB14287.2-2005《电气火灾监控系统 第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》的标准要求。

　　4系统特点和工作原理

　　鉴于本项目的规模，以及本项目电气火灾检测点位的实际情况。无论在终端剩余电流探测器还是后台主机都是根据本项目的实际情况来进行设计的。

　　本项目的系统特点可总结为一下3点：

　　（1）终端探测器选用嵌入式电气火灾探测器，方便安装、节省成本、便于后期维护。

　　（2）RS485总线连接方便，可操作性强。总线布线时走的是弱电桥架，不会受到强电的影响，确保的整个系统的通讯稳定。

　　（3）考虑到本项目中仪表数据量，客户要求。本项目的主机选用壁挂式。壁挂式主机界面简洁，系统操作方便，适合本项目中的配电间环境和客户的相关操作要求。

　　电气火灾系统工作原理

　　（1）剩余电流测量是根据基尔霍夫电流定律：在同一时刻，电路中流入和流出一个节点的电流矢量和为零。以TN-S系统为例，将A/B/C/N同时穿过剩余电流互感器，当系统未发生漏电时，流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和为零，此时，剩余电流互感器感应出的二次电流也为0;当某相对大地发生漏电，此时流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和不再为零，其大小等于从大地流走的电流即漏电流。此漏电信号通过剩余电流互感器的二次接线传输至电气火灾探测器，经运算放大、A/D转换后送入CPU，经过一系列算法后，对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，若超出定值则发出声光报警信号并上送至后台电气火灾监控设备。

　　（2）终端探测器负责监测各个回路的剩余电流值，将剩余电流值的数据传输至系统主机。终端探测器还负责其监测回路剩余电流值的实时显示，同时能够设置限值，当剩余电流值越限时能够发出声光报警，提醒管理人员及时维护、整改。

　　（3）仪表通过RS485总线将数据传输至系统主机，系统主机将上传数据通过图形、报表、事件记录等形式反映整个系统的运行状态。

　　5 系统设计注意事项和方法

　　5.1 电气火灾监控系统主要监测剩余电流和温度两类对象，在设计时应注意的基本要点

　　（1）关于剩余电流

　　由于剩余电流监测的原理采用了基尔霍夫电流定律，所以，对所应用的低压配电系统形式有一定要求。目前，可以应用剩余电流互感器的低压配电系统有：TT系统，IT系统，TN-S系统，不能使用在TN-C系统中。对将要设计安装电气火灾监控系统的用户，不管是新工程或旧工程改造项目，首先要调查核实该用户低压配电系统的系统接地形式是什么，否则，设计安装剩余电流互感器的点位进行检测是根本无法施行的。

　　（2）关于温度

　　温度测量与系统接地的形式无关，主要考虑包括线缆在内的低压配电装置中关键部位的温度，一般在二级保护的线路中应用。温度探头Pt100可采用接触式布置法，当被检测对象为绝缘体时，宜将探测器的温度传感器直接设置在被探测对象的表面。当被检测对象为配电柜内部温度变化时，可采用非接触式布置，靠近发热部件。

　　5.2 系统设计中的点位分配

　　根据国家标准GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》4.4条中关于分级保护的规定，安装剩余电流火灾监控装置时，点位分配原则的步骤是：

　　（1）研究分析被控低压AC380V/220V配电线路的相关图纸，将建筑电气的分布情况调查核实，确定配电设备(如配电柜、箱、盘、电缆等重要设备)的位置，把每一个监控探测器分配到相应的配电设备上，以此来确定探测器的数量，避免重设浪费。

　　（2）确定分级保护。为了缩小发生人身电击事故和接地故障切断电源时引起的停电范围，通常在供电线路的不同地点安装三级(或两级)不同容量的剩余电流保护装置，以形成分级保护。根据用电负载及线路情况，一般分两级或三级保护，适用于城镇和农村级和第二级保护。其中，重要线路应包括安防、消防、应急电源、通道照明线路及不容许停电的重要场所。

　　（3）二级保护中，所有开关处都要设置安装剩余电流火灾监控探测器，即在线路的电源端(级保护)和分支首端(第二级也称为末端保护)都要安装剩余电流探测器，并接入电气火灾监控系统，只作火灾监控报警。

　　（4）温度检测是以配电设备异常时发热为基本原则而进行的。

　　1)变压器低压侧出线端子、变压器体温(风温、油温、水温)测试点、负荷开关触头。

　　2)各配电柜(箱)的进出母线接点、自动开关(断路器、刀开关)触头、大电流导线集中部位、线缆驳接点。

　　3)母联柜主接点、刀开关触头。

　　4)补偿电容器接线端子、转换开关触头。

　　5)根据点位安装总数，再选择相应的壁挂、立式或琴台。

　　6 系统参数的配置

　　6.1 报警值设置范围

　　本项目中现场仪表的剩余电流报警值设置在300mA，关于剩余电流值的设置在相关的国家标准都有详细的规定。

　　6.2 关于电缆温升报警设定参考，根据《电力电缆设计规范》对电缆有关温度的规定

　　（1）60℃以上高温场所应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求，选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆100℃以上高温环境宜选用矿物绝缘电缆。高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆。

　　（2）电缆持续允许载流量的环境温度应按使用地区的气象温度多年平均值确定，并应符合规定。在户内电缆沟敷设时，环境温度为场所热月的日高温度平均值另加5℃.

　　（3）电缆所承受温升与敷设及散热条件有关。

　　7 主要设备参数

　　本项目电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000/Q、漏电火灾探测器ARCM200L-J1、漏电流互感器AKH-0.66L组成。关于仪表和互感器在此就不多做介绍，相关资料可登陆安科瑞网站查询。

　　7.1主要技术参数

　　电源：

　　（1）额定工作电压AC220V（-15% ～ +10%）

　　（2）备用电源：主电源欠压或停电时，维持监控设备工作时间 ≥4小时

　　工作制：

　　24小时工作制

　　通讯方式：

　　RS485总线通讯，Modbus-RTU通信协议，传输距离1.2km，可通过中继器延长通讯传输距离

　　监控容量：

　　（1）监控设备高可监控1024（须定制）个监控单元（探测器）

　　（2）可配接ARCM系列监控探测器

　　监控报警项目：

　　（1）剩余电流故障（漏电）：故障单元属性（部位、类型）

　　（2）温度报警（超温）： 故障单元属性（部位、类型）

　　（3）电流故障（过流）： 故障单元属性（部位、类型）

　　监控报警响应时间： ≤30s

　　监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m

　　监控报警光显示：红色LED指示灯，红色光报警信号应保持，直至手动复位

　　监控报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动

　　故障报警项目：

　　（1）监控设备与探测器之间的通讯连接线发生断路或短路

　　（1）监控设备主电源欠压或断电

　　（2）给电池充电的充电器与电池之间的连接线发生断路或短路

　　故障报警响应时间：≤100s

　　监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m

　　监控报警光显示：黄色LED指示灯，黄色光报警信号应保持至故障排除

　　故障报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动

　　故障期间，非故障回路的正常工作不受影响

　　控制输出：

　　报警控制输出：1组常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

　　自检项目：

　　指示灯检查：

　　（1）报警、故障、运行、主电源、备用电源指示灯

　　（2）显示屏检查

　　（3）音响器件检查

　　自检耗时 ≤60s

　　事件记录：

　　（1）记录内容：记录类型、发生时间、探测器编号、区域、故障描述，可存储记录不少于2万条

　　（2）记录查询：根据记录的日期、类型等条件查询

　　操作分级：

　　（1）日常值班级：实时状态监视、事件记录查询

　　（2）监控操作级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检

　　（3）系统管理级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检，监控设备系统参数查询、监控设备各模块单独检测、操作员添加与删除

　　使用环境条件：

　　（1）工作场所：消防控制室内、有人值班的变配电所（配电室）、有人值班的房间内墙壁上

　　（2）工作环境温度：0℃～40℃

　　（3）工作环境相对湿度：5%～95%RH

　　（4）海拔高度：≤2500m

　　参考文献

　　[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

　　[2].周中.电力仪表在大型商业酒店电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6

　　作者简介

　　张玲玲，女，本科。任职单位：现任职于安科瑞电气股份有限公司

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