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        1. 江苏安科瑞电器制造有限公司

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          安科瑞电气火灾监控系统在上海交大徐汇校区项目中的应用

          点击次数:74116 发布时间:2016/9/6

          0 前言

          根据2014年中国消防年鉴统计:2013年,全国共统计火灾38.8万起,死亡2113人,受伤1637人,直接财产损失48.5亿元。其中电气火灾比例高,违反电气安装使用规定等引发的火灾共11.6万起,死亡745人,受伤538人,分别占总数的29.7%、35.3%和32.9%。起火原因损失比例可见起火原因损失比例图。

              公共建筑类项目中主要的电气安全难点为以下几个方面:

          (1)电气火灾?#35805;?#21021;起于电气柜、电缆桥架等内部,当火蔓延至设备及电缆表面?#20445;?#24050;形成较大火势,此时火势往往不容易被控制,故而预防便十分重要。

          (2)由于短路而产生的电弧容易引燃易燃物,而民用建筑内人员的防火意识淡薄,火灾处理常识匮乏,?#26102;?#39033;目中的电气安全就显得十分重要。

          (3)公共建筑,基础设施内人?#27893;?#24230;高,对电气安全要求高,火灾发生容易造成生命财产损失。

          安科瑞电气股份有限公司?#28798;?#30740;发的安科瑞Acrel-6000/B电气火灾监控系统能够实时监测各个重要回路的漏电流等参量来实现电气火灾的预防。本系统后台在显示各个探测点位数据的同?#20445;?#36824;提供越限声光报警、人性化的界面等功能。本系统实?#33267;?#37197;电系统的24小时无人实时监控,减少了人力成本,提高了电气火灾隐患的排除效率。

          本文就电气火灾系统在上海交通大学徐汇校区教学一楼修?#19978;?#30446;中的应用,简单介绍安科瑞Acrel-6000/B电气火灾系统的?#23548;?#24212;用?#25512;涫导?#24847;义。

            

          1 项目概况

          上海交通大学徐汇校区教学一楼修?#19978;?#30446;是针对一号教学楼内的37个电气火灾监测点位设计一套电气火灾监控系统。

          针?#21592;?#39033;目的特性,在楼层配电箱的进线端安装电气火灾探测器,在教学楼的消控中心配置电气火灾监控主机。电气火灾监控系统须实时监测重要回路的剩余电流值、箱体回路的实时温度,监测的数据实时传输至后台主机,当发生剩余电流值越限、温度越限?#20445;?#21518;台能进行声光报警,同时后台能够和消防火灾报警系统实现消防联动。

           

          2 参照标准

            鉴于公共建筑区域发生火灾容易造成生命财产损失。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?#21496;?#20307;的要求,本项目中选用的安科瑞Acrel-6000/B电气火灾系统的设计参照的标准主要?#26657;?/span>

          1GB50045-95(2005版)《高层民用建筑设?#21697;?#28779;规范》,其中在条文9.5.1里规定:高层建筑内火灾危?#25307;?#22823;、人?#27893;?#38598;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?#23567;?/span>

          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?#21697;?#27861;》的要求(暂行规定)

           

          3.系统架构及设计

          电气火灾监控系统拓?#36865;?/span>

          1站控管理层

            站控管理层针对电气火灾监控系统的管理人?#20445;?#26159;人机交互的直接窗口,也是系统的上层部分。安科瑞电气火灾监控系统主机充分考虑到用户的操作习惯,?#32479;中?#31283;定运?#26657;?#21442;照的相应的国家标准和规范。主机主要由监控软件、触摸屏、UPS电源、打印机等设备组成。将现场的各类数据信息进行计算、分析、处理,并以图形、数显、声音、指示?#39057;?#26041;式反应给终端管理人员使管理人员能够实时掌握系统动态,且实现?#25910;?#20449;息可?#36153;?#20449;息可导出等功能。

          鉴于本项目中仪表点位以及数据量的规模,?#27835;?#39033;目配置安科瑞Acrel-6000/B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。

          本项目的数据总线设计为两根总线,独立的总线便于后期系统的维护,发生漏电流报警时也可以根据后期我方提供的点检表快速定位?#25910;?#22238;路,快速排除?#25910;稀?/span>

              现场电气火灾探测器通过双?#27663;擼≧-RVSP2*1.0)以手拉手方式进?#22411;?#35759;连接,每根总线的仪表数量在20只左右。

          3现场设备层

              本项目中主要是针对厂区内配电箱的进线回路安装安科瑞嵌入式电气火灾探测器,通过嵌入式电气火灾探测器实时监控配电回路的漏电流大小来显示整个配电系统的工作状态。

              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?#33267;?#23545;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?#23548;是?#20917;。无论在终端剩余电流探测器?#25925;?#21518;台主机?#38469;?#26681;据本项目的?#23548;是?#20917;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,?#25442;?#21463;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?#20445;?#27969;入和流出剩余电流互感器的电流矢量和为零,此?#20445;?#21097;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?#29615;?#20986;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?#26657;篢T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?#35848;?#36896;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。

          关于AC220V单相供电系统,剩余电流互感器只要套住L/N两根电源线即可,但要求中性线N此后不容许再接地。对于AC380V三相供电系统,由于有三相三线制、三相四线制、三相五线制等使用状况,则根据具体情况将剩余电流互感器同时套住A/B/C三相电源线,或同时套住A/B/C/N线。同理,要求中性线N此后不许再接地,保护线PE不得穿过互感器。

          在系统接地的形式为TN-C型时工业自动化网,将其改造为TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系统后,才可以安装剩余电流检测装置。

          2关于温度

          温度测量与系统接地的形式无关,主要考?#21069;?#25324;线缆在内的低压配电装置中关键部位的温度,?#35805;?#22312;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?#20445;?#23452;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?#20445;?#21487;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?#23567;?.4条中关于分级保护的规定,安装剩余电流火灾监控装置?#20445;?#28857;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?#36739;?#24212;的配电设备上,?#28304;死?#30830;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?#25910;?#20999;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,?#35805;?#20998;两级或三级保护,适用于城镇和农村*级和第二级保护。其?#26657;?#37325;要线路应包括安防、消防、应急电源、通道照明线路?#23433;?#23481;许停电的重要场所。

          3二级保护?#26657;?#25152;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,只作火灾监控报警使用。

          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(?#19979;?#22120;、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?#20132;?#29748;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?#32423;?#26377;详细的规定。

          依据国家标准GB14287.2-2005中的规定,剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围在20~1000mA之间。按此要求,?#35805;?#25226;电源总进线处的剩余电流动作值定为400~800mA,电源分支线路?#31995;?#21097;余电流动作值定为100~400mA.?#35805;?#22312;?#23548;氏?#22330;,设置剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值,具体地说应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流大值的2倍,且不大于1000mA电气火灾探测器的报警设定值应考虑配电系统及用电设备的正常泄漏电流。

          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

          160℃以上高温场所应按经受高温及其?#20013;?#26102;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?#26723;?#32784;热型电缆100℃以上高温环境?#25628;?#29992;矿物绝缘电缆。高温场所不?#25628;?#29992;普通聚氯乙烯绝缘电缆。

          2电缆?#20013;?#20801;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?#20445;?#29615;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/B、漏电火灾探测器ARCM200L-J1、漏电流互感器AKH-0.66L组成。

          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?#36153;够?#20572;电?#20445;?#32500;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?#25910;希?#28431;电):?#25910;系?#20803;属性(部位、类型)

          2温度报警(超温): ?#25910;系?#20803;属性(部位、类型)

          3电流?#25910;希?#36807;流): ?#25910;系?#20803;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?#20445;?#33021;再次启动

          ?#25910;?#25253;警项目:

          1监控设备与探测器之间的通讯连接线发生?#19979;?#25110;短路

          1监控设备主电源?#36153;够?#26029;电

          2给电池充电的充电器与电池之间的连接线发生?#19979;?#25110;短路

          ?#25910;?#25253;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?#25910;?#25490;除

          ?#25910;?#25253;警声信号:可手动消除,当再次有报警信号输入?#20445;?#33021;再次启动

          ?#25910;?#26399;间,非?#25910;?#22238;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、?#25910;稀?#36816;?#23567;?#20027;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、?#25910;?#25551;述,可存储记录不少于2万条

          2记录查询:根据记录的?#25484;凇?#31867;型等条件查询

          操作分级:

          1日常值班级:实时状态监?#21360;?#20107;件记录查询

          2监控操作级:实时状态监?#21360;?#20107;件记录查询、探测器远?#35848;?#20301;、设备自检

          3系统管理级:实时状态监?#21360;?#20107;件记录查询、探测器远?#35848;?#20301;、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?#22659;?/span>

          使用环境条件:

          1工作场所?#21512;?#38450;控制室内、有人值班的变配电所(配电?#36965;?#26377;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

           

          7.2基本功能

          1监控报警功能:

          监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息,报警时发出声光报警信号,同时设备上红色“报警”指示灯亮,显示屏指示报警部位及报警类型,记录报警时间,声光报警一直保持,直至按显示屏“复位”?#30913;?#36828;程对探测器实?#25351;?#20301;。对于声音报警信号也可以使用显示屏“消声”?#30913;?#25163;动消除。

          2?#25910;?#25253;警功能

              通讯?#25910;?#25253;警:当监控设备与所接的?#25105;?#21488;探测器之间发生通讯?#25910;鮮保?#30417;控画面中相应的探测器显示?#25910;?#25552;示,同时设备?#31995;?#40644;色“?#25910;?rdquo;指示灯亮,并发出?#25910;?#25253;警声音。

          电源?#25910;?#25253;警:当主电源或备用电源发生?#25910;鮮保?#30417;控设备也发出声光报警信号并显示?#25910;?#20449;息,可进入相应的界面查看详?#24863;?#24687;并可解除报警声响。

          3自检功能

              检查设备中所有状态指示灯、显示屏、喇叭是否正常。

          4报警记?#21363;?#20648;查询功能

              当发生漏电、超温报警或通讯、电源?#25910;鮮保?#23558;报警部位、?#25910;?#20449;息、报警时间等信息存储在数据库?#26657;?#24403;报警解除、排除?#25910;鮮保?#21516;样予以记录。历史数据提供多?#30452;?#25463;、快速的查询方法。

          5电源功能

          当主电源发生停电、?#36153;?#31561;?#25910;鮮保?#30417;控设备可自动切换到备用电源工作,当主电源?#25351;?#27491;常供电?#20445;?#33258;动切回到主电源,切换过程中保证监控设备连续平稳运?#23567;?/span>

          6对探测器控制功能

              通过监控软件操作,可对连接到本设备的所有探测器进?#24615;凍谈?#20301;控制。

          7权限控制功能

          为确保监控系统的安全运?#26657;?#30417;控设备软件操作权限分为三级,不同级别的操作员具有不同的操作权限。

           

          项目总结

          公建建筑,基础建筑人?#27893;?#38598;度高,对电气火灾安全隐患有着较高的要求。电气火灾系统有利于发现安全隐患,及时提醒管理者处理电力安全隐患,对火灾预防有着重要的意义。本系统在上海交通大学徐汇校区教学一楼修?#19978;?#30446;投入运行以来,帮助甲方梳理了教学楼内的电气火灾安全隐患点,大大提高了工作人员的工作效?#21097;?#20445;证了教学楼的电气安全,保证了后期教学任务的安全运?#26657;?#24182;为学校的消防安全管理提供了科学的依据。

          电气火灾系统的设计,安装,调试,验收的整个过程既是对电气安全的一次的检测,也是对用户配电系统管理人员的一次培训,通过项目的实施和系统运用的培训,让本项目的电力系统管理人员能够更加细致的了解本项目配电系统的电气火灾隐患的排除方法,提高其电气火灾防范意识和效率。

          在项目运行正常后,我?#20132;?#25552;供了本项目电气火灾系统整套资料,资料中包括本项目电气火灾探测点的点位表,系统使用?#24471;?#20070;等。在验收资料中标注了本项目中各个火灾探测器安装回路的具体名称位置,系统正常运行后的实时数据。全套资料便于后期管理人员快速掌握系统的架构,提高系统维护效率和?#25910;?#25490;查速度。

           

           

          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]. ?#26412;? 中国电力出版社. 2007. 4

          [2]. 周中.电力仪表在大型商业?#39057;?/span>电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6

          [3]. *部消防局. 中国消防年鉴.2014. 云南人民出版社.2014.11

          [4]. 中华人民共和国国家标准火灾自动报警系统设计规范 GB 50116-2013. 中国计划出版社出版.2014.3

           

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