電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在上海交通大學(xué)徐匯校區(qū)包兆龍圖書館項的應(yīng)用

分類：技術(shù)教程日期：2015-12-08 10:53:22

周菁
江蘇安科瑞電器制造有限公司江蘇江陰

摘要

大型公共建筑，商業(yè)建筑人員密集、社會關(guān)注度高，其電氣火災(zāi)預(yù)防十分重要。鑒于商業(yè)辦公樓、大型商場、生活小區(qū)、基礎(chǔ)設(shè)施、商場等人員密集區(qū)域的特性，國家和各地區(qū)已經(jīng)制定了相關(guān)電氣火災(zāi)防范的強制規(guī)定。而在上述的各種人員密集型場所安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。本文通過介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在上海交通大學(xué)徐匯校區(qū)包兆龍圖書館項目中的應(yīng)用，簡析相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計規(guī)范，概述電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)在電氣火災(zāi)預(yù)防方面的具體架構(gòu)以及其優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞： 圖書館；電氣火災(zāi)；上海交通大學(xué)；安科瑞；

0 前言

近十年的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)居首位，且年均發(fā)生次數(shù)占火災(zāi)年均總發(fā)生次數(shù)的27%，占重特大火災(zāi)總發(fā)生次數(shù)的80%，且損失占火災(zāi)總損失的53%，而發(fā)達國家每年電氣火災(zāi)發(fā)生次數(shù)占總火災(zāi)發(fā)生次數(shù)的8%~13%。事實上，電氣火災(zāi)已成為消防安全的主要致災(zāi)因素，不僅次數(shù)多、損失大，而且多年來一直居高不下。商場人員來往密集、流動性大、公共關(guān)注度高，其配電系統(tǒng)電氣火災(zāi)的預(yù)防顯得更加重要。

大學(xué)圖書館電氣火災(zāi)預(yù)防主要有以下幾個方面：

(1) 電氣火災(zāi)一般初起于電氣柜、電纜橋架等內(nèi)部，當(dāng)火蔓延至設(shè)備及電纜表面時，已形成較大火勢，此時火勢往往不容易被控制，故而預(yù)防便十分重要。

(2)圖書館階段時間人員密集度高，易燃物品多，若是發(fā)生火災(zāi)容易造成人員傷亡。

(3)大學(xué)社會關(guān)注度高，火災(zāi)事故會影響大學(xué)的社會形象，并且會影響大學(xué)的正常教學(xué)，以及學(xué)生的日常學(xué)習(xí)生活。

安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)的研發(fā)的安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測各個重要回路的漏電流等參量來實現(xiàn)電氣火災(zāi)的預(yù)防。本系統(tǒng)后臺在顯示各個探測點位數(shù)據(jù)的同時，還提供越限聲光報警、人性化的界面等功能。本系統(tǒng)實現(xiàn)了配電系統(tǒng)的24小時無人實時監(jiān)控，減少了人力成本，提高了電氣火災(zāi)隱患的排除效率。

本文就電氣火災(zāi)系統(tǒng)在上海交通大學(xué)包兆龍圖書館項目中的應(yīng)用，簡單介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)系統(tǒng)的實際應(yīng)用和其實際意義。

1 項目概況

上海交通大學(xué)包兆龍圖書館由香港環(huán)球航運集團主席包玉剛捐款興建，以其父包兆龍之名命名。主樓18層，總面積2.61余萬平方米。設(shè)10個書庫、12個閱覽室、10個教師閱覽室、60個研究生閱覽室，共有2400個閱覽座位。

現(xiàn)針對包兆龍圖書館設(shè)計一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測其配電回路的漏電流等電參量，確保其整個配電系統(tǒng)的電氣安全。

針對本項目的特性，在部分樓層配電柜的重要回路安裝安科瑞研發(fā)的ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)須實時監(jiān)測重要回路的剩余電流值、箱體回路的實時溫度，監(jiān)測的數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺主機，當(dāng)發(fā)生剩余電流值越限、溫度越限時，后臺能進行聲光報警，同時后臺能夠和消防火災(zāi)報警系統(tǒng)實現(xiàn)消防聯(lián)動。

2 參照標(biāo)準(zhǔn)

鑒于公共建筑區(qū)域發(fā)生火災(zāi)容易造成人員生命財產(chǎn)損失。為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，近年來，國家相繼制訂或修改了一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已經(jīng)對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提出了具體的要求，本項目中選用的安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計參照的標(biāo)準(zhǔn)主要有：

(1) GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。

(2)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進線端設(shè)置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器。

(3)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》

(4)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

(5)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求

(6)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》的要求(暫行規(guī)定)

3.系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

(1)站控管理層

站控管理層針對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機充分考慮到用戶的操作習(xí)慣，和持續(xù)穩(wěn)定運行，參照的相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。主機主要由監(jiān)控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機等設(shè)備組成。將現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)信息進行計算、分析、處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應(yīng)給終端管理人員。使管理人員能夠?qū)崟r掌握系統(tǒng)動態(tài)，且實現(xiàn)故障信息可追循，信息可導(dǎo)出等功能。

鑒于本項目中儀表點位以及數(shù)據(jù)量的規(guī)模，現(xiàn)為項目配置安科瑞Acrel-6000/B主機，本主機的具體參數(shù)見下文介紹。

(2)網(wǎng)絡(luò)通訊層

本項目中的所有儀表須嚴(yán)格按照手拉手的形式連接，且所有的通訊總線須沿著弱電橋架鋪設(shè)。本項目的儀表分布在樓層強電間電氣火災(zāi)監(jiān)控探測。

本項目的數(shù)據(jù)總線設(shè)計為兩根總線，獨立的總線便于后期系統(tǒng)的維護，發(fā)生漏電流報警時也可以根據(jù)后期我方提供的點檢表快速定位故障回路，快速排除故障。

現(xiàn)場電氣火災(zāi)探測器通過雙絞線（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式進行通訊連接，每根總線的儀表數(shù)量在20只左右。

(3)現(xiàn)場設(shè)備層

本項目中主要是針對樓層配電箱的進線回路安裝安科瑞嵌入式電氣火災(zāi)探測器，通過嵌入式電氣火災(zāi)探測器實時監(jiān)控配電回路的漏電流大小來顯示整個配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計的，通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過電流、過電壓等火災(zāi)危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，并實現(xiàn)了對多種電力參數(shù)的實時監(jiān)測,為能耗管理提供精確的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用先進的微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字?，網(wǎng)絡(luò)化于一身，是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4系統(tǒng)特點和工作原理

鑒于本項目的規(guī)模，以及本項目電氣火災(zāi)檢測點位的實際情況。無論在終端剩余電流探測器還是后臺主機都是根據(jù)本項目的實際情況來進行設(shè)計的。

本項目的系統(tǒng)特點可總結(jié)為一下3點：

(1)終端探測器選用嵌入式電氣火災(zāi)探測器，方便安裝、節(jié)省成本、便于后期維護。

(2) RS485總線連接方便，可操作性強。總線布線時走的是弱電橋架，不會受到強電的影響，確保的整個系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定。

(3)考慮到本項目中儀表數(shù)據(jù)量，客戶要求。本項目的主機選用壁掛式。壁掛式主機界面簡潔，系統(tǒng)操作方便，適合本項目中的配電間環(huán)境和客戶的相關(guān)操作要求。

電氣火災(zāi)系統(tǒng)工作原理

1．剩余電流測量是根據(jù)基爾霍夫電流定律：在同一時刻，電路中流入和流出一個節(jié)點的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例，將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生漏電時，流?和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時，剩余電流互感器感應(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)某相對大地發(fā)生漏電，此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災(zāi)探測器，經(jīng)運算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)過一系列算法后，對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

2．終端探測器負(fù)責(zé)監(jiān)測各個回路的剩余電流值，將剩余電流值的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機。終端探測器還負(fù)責(zé)其監(jiān)測回路剩余電流值的實時顯示，同時能夠設(shè)置限值，當(dāng)剩余電流值越限時能夠發(fā)出聲光報警，提醒管理人員及時維護、整改。

3．儀表通過RS485總線將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機，系統(tǒng)主機將上傳數(shù)據(jù)通過圖形、報表、事件記錄等形式反映整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

5 系統(tǒng)設(shè)計注意事項和方法

1.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測剩余電流和溫度兩類對象，在設(shè)計時應(yīng)注意的基本要點

(1)關(guān)于剩余電流

由于剩余電流監(jiān)測的原理采用了基爾霍夫電流定律，所以，對所應(yīng)用的低壓配電系統(tǒng)形式有一定要求。目前，可以應(yīng)用剩余電流互感器的低壓配電系統(tǒng)有：TT系統(tǒng)，IT系統(tǒng)，TN-S系統(tǒng)，不能使用在TN-C系統(tǒng)中。對將要設(shè)計安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶，不管是新工程或舊工程改造項目，首先要調(diào)查核實該用戶低壓配電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地形式是什么，否則，設(shè)計安裝剩余電流互感器的點位進行檢測是根本無法施行的。

關(guān)于AC220V單相供電系統(tǒng)，剩余電流互感器只要套住L/N兩根電源線即可，但要求中性線N此后不容許再接地。對于AC380V三相供電系統(tǒng)，由于有三相三線制、三相四線制、三相五線制等使用狀況，則根據(jù)具體情況將剩余電流互感器同時套住A/B/C三相電源線，或同時套住A/B/C/N線。同理，要求中性線N此后不許再接地，保護線PE不得穿過互感器。

在系統(tǒng)接地的形式為TN-C型時工業(yè)自動化網(wǎng)，必須將其改造為TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系統(tǒng)后，才可以安裝剩余電流檢測裝置。

(2)關(guān)于溫度

溫度測量與系統(tǒng)接地的形式無關(guān)，主要考慮包括線纜在內(nèi)的低壓配電裝置中關(guān)鍵部位的溫度，一般在二級保護的線路中應(yīng)用。溫度探頭Pt100可采用接觸式布置法，當(dāng)被檢測對象為絕緣體時，宜將探測器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測對象的表面。當(dāng)被檢測對象為配電柜內(nèi)部溫度變化時，可采用非接觸式布置，靠近發(fā)熱部件。

5.2 系統(tǒng)設(shè)計中的點位分配

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》4.4條中關(guān)于分級保護的規(guī)定，安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控裝置時，點位分配原則的步驟是：

1. 研究分析被控低壓AC380V/220V配電線路的相關(guān)圖紙，將建筑電氣的分布情況調(diào)查核實，確定配電設(shè)備(如配電柜、箱、盤、電纜等重要設(shè)備)的位置，把每一個監(jiān)控探測器分配到相應(yīng)的配電設(shè)備上，以此來確定探測器的數(shù)量，避免重設(shè)浪費。

2. 確定分級保護。為了縮小發(fā)生人身電擊事故和接地故障切斷電源時引起的停電范圍，通常在供電線路的不同地點安裝三級(或兩級)不同容量的剩余電流保護裝置，以形成分級保護。根據(jù)用電負(fù)載及線路情況，一般分兩級或三級保護，適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村第一級和第二級保護。其中，重要線路應(yīng)包括安防、消防、應(yīng)急電?、通道照明線路及不容許停電的重要場所。

3. 二級保護中，所有開關(guān)處都要設(shè)置安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控探測器，即在線路的電源端(第一級保護)和分支首端(第二級也稱為末端保護)都要安裝剩余電流探測器，并接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，只用作火災(zāi)監(jiān)控報警。

4. 溫度檢測是以配電設(shè)備異常時發(fā)熱為基本原則而進行的。

1)變壓器低壓側(cè)出線端子、變壓器體溫(風(fēng)溫、油溫、水溫)測試點、負(fù)荷開關(guān)觸頭。

2)各配電柜(箱)的進出母線接點、自動開關(guān)(斷路器、刀開關(guān))觸頭、大電流導(dǎo)線集中部位、線纜駁接點。

3)母聯(lián)柜主接點、刀開關(guān)觸頭。

4)補償電容器接線端子、轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭。

5)根據(jù)點位安裝總數(shù)，再選擇相應(yīng)的壁掛、立式或琴臺。

6 系統(tǒng)參數(shù)的配置

6.1 報警值設(shè)置范圍

本項目中現(xiàn)場儀表的剩余電流報警值設(shè)置在300mA，關(guān)于剩余電流值的設(shè)置在相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)都有詳細(xì)的規(guī)定。

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB14287.2-2005中的規(guī)定，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值設(shè)置范圍在20~1000mA之間。按此要求，一般把電源總進線處的剩余電流動作值定為400~800mA，電源分支線路上的剩余電流動作值定為100~400mA.一般在實際現(xiàn)場，設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值，具體地說應(yīng)不小于被保護電氣線路和設(shè)備的正常運行時泄漏電流最大值的2倍，且不大于1000mA。電氣火災(zāi)探測器的報警設(shè)定值應(yīng)考慮配電系統(tǒng)及用電設(shè)備的正常泄漏電流。

1.2 關(guān)于電纜溫升報警設(shè)定參考，根據(jù)《電力電纜設(shè)計規(guī)范》對電纜有關(guān)溫度的規(guī)定

(1) 60℃以上高溫場所應(yīng)按經(jīng)受高溫及其持續(xù)時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100℃以上高溫環(huán)境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。

(2)電纜持續(xù)允許載流量的環(huán)境溫度應(yīng)按使用地區(qū)的氣象溫度多年平均值確定，并應(yīng)符合規(guī)定。在戶內(nèi)電纜溝敷設(shè)時，環(huán)境溫度為場所最熱月的日最高溫度平均值另加5℃.

(3)電纜所承受溫升與敷設(shè)及散熱條件有關(guān)。

7 主要設(shè)備參數(shù)

上海交通大學(xué)包兆龍圖書館項目電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置Acrel-6000/B、漏電火災(zāi)探測器ARCM200L-J1、漏電流互感器AKH-0.66L組成。