电气火灾监控系统设计方案与典型应用

近年来我国电气火灾在火灾事故总数中所占比例日趋上升。电气故障引发的火灾在城市火灾事故中已列入火灾成因的首位。全面监控和预防电气火灾的发生已成为工程建设和设计中一项不可或缺的重要内容。

1.电气火灾的主要成因
1）安装、接线疏忽引起的相间短路
2）安装环境潮湿
3）泄露电流
4）断路器（熔断器）的额定电流选择偏大
5）线缆电流密度偏大
6）线路实际载流量超过设计载流量
7）三相负载不平衡
2.防范电气火灾的主要手段
推广应用电气火灾监控系统装置，积极改造老旧建筑的电气线路，消除火灾隐患，线路设计充分考虑符合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，末端配电线的总等电位接地和局部等电位接地，保证施工质量，加强质量监督和验收工作。
3.系统设计应用的依据
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）GB50016-2006《建筑设计防火规范》，在条文11.2.7里规定:下列场所宜设置剩余电流动作电气火灾监控系统。这些场所包括各种类型的:影剧院、馆所、仓库、住宅小区、医院、商店、学校等等。
3）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”。
4）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》
5）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》
6）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
7）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
4.系统的基本组成及工作原理
1）基本组成
系统的基本组成
Acrel-6000电气火灾监控系统采用分层分布、开放式结构设计，由站控管理层、网络通讯层和现场设备层组成。各电气火灾监控探测器通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器，然后通过五类线TCP/TP协议进入工业交换机，然后通过光缆到达监控主机。
a）现场设备层主要是连接网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表和保护装置等，也是构建该监控系统必要的基本组成元素。监控设备能接收来自电气火灾监控探测器的报警信号，发出声光报警信号和控制信号，指示报警部位，记录并保存报警信息，是系统的管理中心。不仅肩负着采集数据的重任，同时也是执行后台控制命令的终端元件。监控设备具有主、备电源自动切换功能，保证系统的稳定性。
b）通讯控制层主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁，不同的接口转换器件提供了RS485及以太网等各种接口，组网方式灵活，支持点对点的通讯、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。通讯服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令，并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作，如电压/电流等电参量、输入开关量状态、修改仪表内部参数或各种控制继电器断开/闭合的操作命令等；
c）管理测控层是针对监控网络的管理人员，该层直接面向用户。该层也是系统的最上层部分，主要是由电气火灾监控系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等。其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作。
2）工作原理
其基本原理是，当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头(如剩余电流互感器、温度传感器等)利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集，并输送到监控探测器里，经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到事故现场进行检查处理，并将报警信息发送到集中控制台。
5.系统的设计及应用
1）典型组网方案示意图
a）大型建筑群组网方案
大型建筑群，楼层高，多栋楼体分散。采用Acrel-6000/Q电气火灾监控设备+Acrel6000/B电气火灾监控设备+电气火灾监控探测器三层结构组网模式，便于区域化管理，采用RS-485网络通信，以太网通信，满足了通信实时性高的要求。
大型建筑群组网方案
大型建筑群组网方案
b）大型单体建筑组网方案
大型单体建筑，采用Acrel-6000/Q电气火灾监控设备+电气火灾监控探测器两层结构组网模式，监测管理功能全面，性价比高，采用RS-485网络，通信介质采用屏蔽双绞线，满足了通信实时性高的要求。
大型单体建筑组网方案
大型单体建筑组网方案
c）中型建筑组网方案
中型单体建筑，采用Acrel-6000/B电气火灾监控设备+电气火灾监控探测器两层结构组网模式，造价经济，性价比高，采用RS-485网络，满足了通信实时性高的要求。
中型建筑组网方案
中型建筑组网方案
d）小型建筑电气火灾监控系统
小型建筑，采用Acrel-6000/B电气火灾监控设备进行监控，造价经济，性价比高。
小型建筑电气火灾监控系统
小型建筑电气火灾监控系统
2）系统在建筑设计中的应用
轨道交通11号线安亭站地块剩余电流式电气火灾监控系统，分A1、A2a、A2b、A3、A4、A5共5个区，安装了196只ARCM200-J1剩余电流式电气火灾探测器。探测器通过RS485总线与位于监控中心值班室电气火灾监控设备组成火灾监控系统，采用了Acrel-6000电气火灾监控设备，具有集中调度、控制、保护、监视、显示等功能，集用电安全管理、分析、记录于一体智能化优点，可大大降低应用场合的电气火灾发生率。
轨道交通11号线安亭站地块剩余电流式电气火灾监控系统
轨道交通11号线安亭站地块剩余电流式电气火灾监控系统
系统主要实现了对分散在建筑内的196只探测器进行遥测、遥调、遥控、遥信，方便实现监控与管理；监测漏电流、过电流信号，发出声光报警信号，报出故障位置，监视故障点变化，储存各种故障信号；根据探测器提供的信号种类进行相应的显示、报警，包括分/合闸、剩余电流故障、过电流故障、电压故障或温度等报警信号；具有自检功能，对通信线路的短路、断路进行检查。