淺談智能電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：致電氣火災(zāi)的原因是多方面的，主要成因包括漏電、絕緣層老化、短路、電火花密集、接地發(fā)生故障、電氣設(shè)備自然、接觸不良和電流超負(fù)荷等。文章分析電氣火災(zāi)的成因，并探索電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案與注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計方案；注意事項(xiàng)

0.引言

近年來，電氣火災(zāi)事故屢見不鮮，導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)的原因有漏電、絕緣層老化、短路、電火花密集、接地發(fā)生故障、電氣設(shè)備自燃、接觸不良和電流超負(fù)荷等，這里將簡單分析這些原因，從借助CAN總線完善電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，致力于研發(fā)ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)等三個方面，論述電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案，并探討該系統(tǒng)的注意事項(xiàng)。

1.電氣火災(zāi)的原因分析

1.1 漏電

漏電也叫跑電，很多電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中都存在漏電問題，一般都是因?yàn)榻^緣層失效電流就會逸出電線或者電器外面。如果逸出的電流過多就很容易誘發(fā)火災(zāi)。

1.2 絕緣層老化

絕緣層是一種能阻止或者延緩電流與電熱通過的物質(zhì)，可以隔開電路的不同帶電部分，并把電流局限在其他導(dǎo)路里。隨著時間的推移和電流通過量的增加，絕緣層會逐漸老化，當(dāng)絕緣層出現(xiàn)破損，就會有電流外流，產(chǎn)生火花并引發(fā)火災(zāi)事故。

1.3 短路

電路中電位不同的兩點(diǎn)直接連接或者被電阻很小的導(dǎo)線連接的狀況稱為短路。發(fā)生短路時，電流很大，有時還會噴濺出火花，不僅會造成電氣設(shè)備損壞，而且很可能會誘發(fā)火災(zāi)，嚴(yán)重威脅公民的生命財產(chǎn)安全。

1.4 電火花密集

如果輸電線路的兩端會放出電能，必然會產(chǎn)生電火花，一般情況下，輸電線路的兩端放出的電能量很大，導(dǎo)致密集的電火花互相疊加，形成高溫電弧，不僅會燒毀線路中的絕緣層，而且會誘發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。

1.5 接地發(fā)生故障

接地發(fā)生故障又叫接地故障(faultearthing),是指導(dǎo)體和大地發(fā)生意外連接，主要有五種故障現(xiàn)象，*一種是單相接地故障(也叫一相接地故障),這種故障電流通過電弧或者供電組接地，故障相的電壓異常降低，而非故障相的電壓反而持續(xù)升高，一旦這兩種電壓超過相電壓就容易誘發(fā)火災(zāi)；*二種是A相完全接地故障，此時，故障相的電壓為0,而非故障相的電壓等同于線電壓；*三種故障是電壓互感器的高壓側(cè)發(fā)生熔斷件熔斷或者一相斷線；*四種故障是帶有容性或者鐵磁感性的元件因?yàn)楦行詤?shù)不匹配而產(chǎn)生劇烈的鐵磁諧振；*五種故障叫做空載母線虛假接地現(xiàn)象，此時的電流不能利用大地回路，很容易損壞電氣設(shè)備，引發(fā)安全事故。

1.6 電氣設(shè)備自燃

如果電氣設(shè)備內(nèi)部零件老化、通電時間過長、散熱系統(tǒng)不流暢或者發(fā)生漏電以及周圍有易燃物品等就會誘發(fā)電氣設(shè)備自燃。

1.7 接觸不良

接觸不良主要是指線路接觸不良，阻礙了電流的正常流通，一旦受阻的電流強(qiáng)度過大就會形成短路，誘發(fā)火災(zāi)。

1.8 電流超負(fù)荷

對于流通的電流量，電線都是有一定的承受能力的。如果實(shí)際通過的電流超出了電線所能承受的范圍，就會造成超負(fù)荷的故障。如果流經(jīng)的電流超出了電線的承受能力，過高的熱量必然會燒毀線路中的絕緣層，引發(fā)火災(zāi)事故。

2.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案

2.1 借助CAN總線完善電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具備監(jiān)測功能、報警功能、控制功能和集中管理功能，CAN總線是ControllerAreaNetwork簡稱，屬于國際現(xiàn)場總線和局域電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)總線。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組合較為復(fù)雜，主要部件包括主機(jī)、監(jiān)控探測器、傳感器、互感器和自動報警器等。為了進(jìn)一步完善電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)借助CAN總線原理，將監(jiān)控探測器安裝在總線上，注意保持主機(jī)和監(jiān)控探測器的正常通訊，用監(jiān)控探測器將電氣運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)信息傳送給主機(jī)，主要數(shù)據(jù)信息包括電氣線路的三相電流、剩余電流、溫度和電壓等參數(shù)。一旦發(fā)現(xiàn)電氣運(yùn)行狀況異常，傳感器會立刻把異常參數(shù)信息經(jīng)過互感器傳輸給主機(jī)和自動報警器，*后由自動報警器發(fā)出報警信號，自動打開報警指示燈。工作人員可以根據(jù)主機(jī)顯示屏的信息尋找故障點(diǎn)，并做好預(yù)防電氣火災(zāi)的準(zhǔn)備。其次，要借助CAN總線的5C技術(shù)，即CONTROL(自動控制技術(shù))、COMPUTER(計算機(jī)技術(shù))、CHANGE(自動轉(zhuǎn)換技術(shù))、CRT(自動顯示技術(shù))、COMMU-NICATION(自動通信技術(shù)),這樣可以推動電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)走向自動化、智能化和數(shù)字化。

2.2 致力于研發(fā)ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)*早是由上海安科瑞電氣股份有限公司所研發(fā)的，該系統(tǒng)的主要組成部分包括ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器和Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，可以用于民用建筑和辦公建筑，是我國*早的智能化電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。為了進(jìn)一步提高電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)質(zhì)量，理應(yīng)致力于研發(fā)ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，依據(jù)建筑物的具體規(guī)模和形狀來設(shè)計大小規(guī)模不同的ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，增加該系統(tǒng)的功能，例如線路保護(hù)功能、集中管理功能、數(shù)據(jù)分析功能和故障處理功能等，為ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)安裝人工智能裝備和光纜技術(shù)設(shè)備，這樣有助于提高ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化與自動化技術(shù)含量。

3.注意事項(xiàng)

在安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)時，首先要注意配電系統(tǒng)的接地形式，其中的TN系統(tǒng)有一點(diǎn)接地，外露的電氣裝置可以連接導(dǎo)體，并通過保護(hù)線來連接該地點(diǎn)。TN-S系統(tǒng)的中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)是分開的，TN-C系統(tǒng)與TN-C-S系統(tǒng)的中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)是合一的。其次，要安裝好剩余電流互感器，分清電網(wǎng)中的相線，不能將PE線穿過互感器，相線應(yīng)該和N線一同穿過電流互感器。此外，要合理設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的參數(shù)，可以借助COMPUTER(計算機(jī)技術(shù))來配置參數(shù)，將漏電的電流值控制在500mA以內(nèi)。另一方面，要加強(qiáng)對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的維修，定期檢驗(yàn)該系統(tǒng)是否存在故障，如果存在故障應(yīng)立刻進(jìn)行維修。

4.安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

4.1 概述

Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的消防電子產(chǎn)品試驗(yàn)認(rèn)證，并且均通過嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗(yàn)，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運(yùn)行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報警，當(dāng)必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標(biāo)的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。

4.2 應(yīng)用場合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家*點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4．4系統(tǒng)功能

1）監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、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，直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠(yuǎn)程對探測器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。

2）當(dāng)被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

3）通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，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(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報警聲響。

4）當(dāng)發(fā)生剩余電流、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(dāng)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。

4．5 配置方案

應(yīng)用場合	型號	產(chǎn)品照片	功能
消防控制室	Acrel-6000/B		適用于1~4條通信總線*多可連接256個探測器，可適用于壁掛安裝的場所。
Acrel-6000/Q		適用于大型組網(wǎng)，壁掛式監(jiān)控主機(jī)數(shù)量較多且需集中查看的場所，主要監(jiān)測壁掛主機(jī)信息。
一、二級 低壓配電	ARCM200L-Z2		三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時鐘，點(diǎn)陣式LCD顯示，2路獨(dú)立RS485/Modbus通訊
ARCM200L-J8	8路剩余電流監(jiān)測，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時鐘，點(diǎn)陣式LCD顯示，1路RS485/Modbus通訊
ARCM300-J1		1路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，1路繼電器輸出，事件記錄，LCD顯示，1路RS485/Modbus通訊
AAFD-□		檢測末端線路的故障電弧，485通訊，導(dǎo)軌式安裝。
ASCP200-□		短路限流保護(hù)、過載保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測，1路RS485通訊，1路GPRS或NB無線通訊，額定電流為0-40A可設(shè)。
	短路限流保護(hù)、過載保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測，1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊，額定電流為0-63A可設(shè)。
配套附件	AKH-0.66		測量型互感器，采集交流電流信號
AKH-0.66/L		剩余電流互感器，采集剩余電流信號
ARCM-NTC		溫度傳感器，采集線纜或配電箱體溫度

5.結(jié)束語

綜上所述，導(dǎo)致電氣火災(zāi)的原因主要包括漏電、絕緣層老化、短路、電火花密集、接地發(fā)生故障、電氣設(shè)備自燃、接觸不良和電流超負(fù)荷等。為了避免電氣設(shè)備起火，維護(hù)公民的生命財產(chǎn)安全，則需要設(shè)計電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，可以借助CAN總線完善電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，推動該系統(tǒng)走向自動化、智能化和數(shù)字化；致力于研發(fā)ARCM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，提高該系統(tǒng)的智能化與自動化技術(shù)含量。另一方面，要注意電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的接地形式，安裝好剩余電流互感器，合理設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的參數(shù)，并加強(qiáng)對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的維修。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫士尉，張鐵壁，謝國旗，等.基于CAN總線的高層建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011(05).

[2]劉明光.基于ZigBee無線技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計[J].電力電子與電力傳動，2010(03).

[3]羅學(xué)玲.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通工程應(yīng)用的分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2012(03).

[4]吳瀟俊，黃世澤，郭其一，等.基于可通信控制與保護(hù)開關(guān)的智能配電系設(shè)計[J].低壓電器，2013(11).

[5]王文拓.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及注意事項(xiàng)

[6]安科瑞消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)/防火門監(jiān)控系統(tǒng)/消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)/電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)選型手冊.2022.05版

審核編輯 黃宇