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关于线型光纤感温火灾探测器设计和应用探讨

发布于：2015-06-24 13:05:24 来自：电气工程/工业自动化 [复制转发]

1 概述
　　随着我国经济的快速发展，用电量大大增加。越来越多的大型公共建筑，如超市、商场、商厦等人员密集场所，经营项目繁杂、业主不断改变经营项目，给原本的电气设计方案不能符合用电要求，但却不能够引起业主的重视，造成很大的电气火灾隐患，它给人们带来利益的同时，也带来十分严重的消防安全问题。在火灾中，电气火灾一直占的比例是相当高，特别是人员密集场所，应注重电气火灾的早期发现预警、排除隐患，这几年，我国电气火灾有不断上升趋势，引起了有关部门的高度重视，也出台了相关的政策法规来加以规范，如《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》、《住宅设计规范》等，即将发布的《电气火灾监控系统》为强制性产品新标准，标准分为四部分组成，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、线型感温电气火灾监控探测器。随着电子技术、远程控制技术、总线技术、通讯技术等技术的高速发展，实现电气火灾的早期探测、预警，并将故障信息通过总线传送到消防控制中心，显示故障地址、故障信息保存，进行预报警，再通过人工方式排除故障，达到早期发现，并消除电气故障隐患。
　　电气火灾的起火原因主要有三种方式，①电火花与电弧；②电气设备或电气线路上产生高温导致；③由于接线端子导线与端子接触不良产生的危险高温。电气线路的功能是输送电能，由于电气线路过电流、剩余电流、断零使电压过高或过低等故障产生电火花触击周边可燃物体，引起火灾。
　　剩余电流的产生是指正常的泄漏电流和单相接地故障。单相接地故障时，会产生电弧。故障电流很小，通常不能使电流断路器动作。
　　造成接触不良主要表现以下几个方面
　　电气接头表面氧化、导致接触电阻过大；
　　电气接头松动、不够牢固；
　　电气接头长期过负荷运行；
　　电气接头因振动或由于发热作用，使连接点发生腐蚀现象，导致接触电阻过大；
　　铜、铝线连接处没有按规定方法处理，发生电化反应，导致接触电阻过大；
2 线型光纤感温火灾探测器的应用
　　安全用电非常重要，而常规的检测方法，不能够完全满足电缆的防火技术要求，需要新的技术手段提供支持。
　　“线型光纤感温火灾探测系统”作为火灾报警的新型成熟产品，其中光纤传感系统的探测器是特种铠装光缆，通过激光信号感测和传输信息，其光纤的本质安全、绝缘和防爆特性，在冶金行业的消防系统中可以得到广泛应用。由它组成的火灾报警系统，可以实时监测企业中电缆隧道、电缆通廊、高压开关柜和变压器的火灾隐患。“线型光纤感温火灾探测系统”会依托光纤独到的特性，在工业、商业等行业的火灾报警系统中，起到越来越多的作用，显著提高安全用电水平。
２．１电缆隧道应用
　　电缆隧道（包括电缆沟）是专门用来铺设各种电缆的通道，由于大量的各种电压和电流的电缆铺设在无人值守的长距离的通道中，一旦发生火灾，很难及时发现和扑救，造成严重的损失。将“线型感温光纤探测系统”的光缆，沿着被监测电缆铺设在其表面，并对电缆中间头重点监测，自动测量电缆表面的温度的变化，当其温度变化速率或温度值满足报警条件时，通过系统总线，将报警信号传输到报警控制中心电气火灾报警主机。
２．２电缆通廊的应用
　　电缆通廊是根据工程现场的实际情况，通过架空的方式，铺设各种电缆的通道，与电缆隧道的特点很类似。一旦发生火灾，也将造成重大损失。将“线型光纤火灾探测系统”的光缆部分，沿着电缆铺设的桥架布设在被测电缆及中间头的表面，通过测量其温度的变化，确定出现异常电缆的位置，然后将报警信号传输到报警控制中心电气火灾报警主机，从而实现火灾早期报警。
２．３高压开关柜的应用
　　高压开关柜是设备电力供应的源头，当现场设备、联接接头和线路出现故障时，极易导致开关柜局部过热，甚至发生火灾。另外，高压、大电流和强磁场，对工作人员有较大的危险，无法做到对故障隐患点的实时巡检。“线型光纤感温火灾探测系统”的耐高压绝缘光纤，布设在开关柜有可能发热的部位，通过实时的温度测量，将温度的变化和温度数据，与设置的报警值进行比较，将报警信号传输到报警控制中心电气火灾报警主机，从而及时发现火灾隐患。
２．４变压器的应用
　　变压器用于电压转换，由于过负荷或故障等原因，可以使变压器过热，导致自燃或爆炸。“线型光纤感温火灾探测系统”的光缆，布设在变压器的表面，通过温度的实时监测，将报警信号传输到报警控制中心电气火灾报警主机，可以及时的发现温度异常的部位，并自动通知工作人员，做出及时的处理。
3 线型光纤感温火灾探测器的检测原理
　　线型光纤感温火灾探测器（以下简称为“探测器”）是利用光纤的温度特性，通过实时处理铺设于监测现场的光缆采集的温度信号，与设定的报警值进行比较后，实现火灾报警的新型电气火灾报警系统。
　　探测器既可以单独使用，实现温度采集和火灾报警；又可以与电气火灾报警系统主机联网，实现实时监控报警。
3.1 独立使用（如图1所示）：
　　该探测器的主机部分放置在室内，光缆部分根据测试对象的不同，有不同的铺设方法。
　　由于项目监测的规模不同，需要光缆的数量不同。可根据实际使用的需要，选择适合的产品配置，单台探测器一个单元也可配接光缆的情况。
　　选择合适的探测器产品可以考虑光缆探测的距离，一般为４km以内。
3.2 与电气火灾报警系统联网
　　探测器具体两种连接控制方式：
　　（1）通过探测器的开关量输出，连接火灾报警控制器总线上的输入模块；
　　（2）通过探测器的通讯接口，与电气火灾报警系统相应的通讯接口连接。
　　前一种方式，连接方法比较简单，对于规模比较大的项目，工程施工连线数量多，这里不再累述。以下将重点介绍通讯联网方法。
　　探测器一般有三种通讯接口：ＲＳ４８５／２３２、ＣＡＮ总线、以太网（ＲＪ４５）。
　　1）ＲＳ２３２接口用于一台探测器与电气火灾报警控制系统的ＲＳ２３２接口连接，采用点对点的连接方式；
　　2）ＲＳ４８５接口用于多台探测器与电气火灾报警控制系统的ＲＳ４８５接口连接，采用总线通讯的连接方式；
　　3）ＣＡＮ总线接口用于多台探测器与电气火灾报警控制系统的ＣＡＮ接口连接，采用总线通讯的连接方式；
　　4）以太网（ＲＪ４５）接口用于多台探测器与电气火灾报警控制系统的以太网接口连接。
3.3 光纤检测原理
　　依据光纤的光时域反射（ＯＴＤＲ）和光纤的后向拉曼（Ｒａｍａｎ）散射温度效应。光纤中光波散射示意图如图2所示，散射光谱示意图如图3所示。将探测光纤铺设于待测空间，光纤主机将激光光束发射到探测光缆中，并实时采集沿着光纤散射回来的、带有现场实时温度信息的拉曼（Ｒａｍａｎ）散射光，光纤主机对这些光信号进行分析和处理，从而得出整条光纤上的温度分布信息。将该温度信息与预设的报警参数值进行比较，通过温度的实时监测，将报警信号传输到报警控制中心电气火灾报警主机，可以及时的发现温度异常的部位，并自动通知工作人员，做出及时的处理。
4 结束语
　　（1）随着电子技术、远程控制技术、总线技术、通讯技术等技术的高速发展，实现电气火灾的早期探测、预警，并将故障信息通过总线传送到消防控制中心，显示故障地址、故障信息保存并进行预报警，在通过人工的方式排除故障，达到早期发现，并消除电气故障隐患。
　　（2）随着电气火灾报警系统的广泛应用，为了使电气火灾更全方面的检测与保护，线型感温检测为电缆预防火灾将提高更高的保护。
　　（3）总之，笔者呼吁国家相关部门应尽快出台相关标准给予定义，使电气火灾报警系统发挥它的作用，为保护人民生命财产安全做出应有贡献。

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