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浅谈电气漏电火灾监控系统和电气火灾预防措施

作者:安科瑞电气股份有限公司时间:2014-02-26 我要发布

关键词: 电气漏电火

任华

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

1电气火灾的防控形势

随着科学技术的发展、人类社会的进步和我国城市化进程的不断加快,电能的生产和使用量逐年递增,已成为最主要的能源。随着人们对安全用电常识了解的逐渐深入,由于不规范用电引发的人身伤害事故逐年递减,而由电气故障引发的火灾数却在增加,重特大火灾和群死群伤的恶性火灾事故时有发生,这与我国火灾总数呈逐年递减的趋势形成了鲜明的对比。据权威部门统计,2008~2012年全国公安消防部门共统计67.5万起火灾,在查明原因的约62.3万起火灾中,电气火灾约20.8万起,占33.37%。如2010年吉林市商业大厦、2011年长沙市西娜湾宾馆、2011年北京市大兴区旧宫镇出租房、2012年天津市蓟县莱德商厦等电气火灾的发生给人民群众生命财产安全带来了严重威胁。面对如此严峻的电气火灾形势,如何尽早排除火灾隐患,最大限度地避免和减少电气火灾的发生,已成为消防行业火灾预防工作的重点、难点和社会关注的焦点问题。

2电气火灾发生的原因分析

电气火灾主要由于电气线路或设备短路、过电流、接触不良、漏电等电气故障引发。引发电气火灾的电气故障从其表现形式上看分为:突变型故障和渐变型故障。突变型故障也称为金属性短路故障;过电流、接触不良、漏电等电气故障一般先是表现为渐变型故障,渐变型故障未得到及时消除,最终将演变为突变型故障。渐变型故障发生后,将以不可逆的态势向突变型故障发展,在这个过程中直接表现为电能的非正常释放,即泄漏电流的增大、接线端子等处温度的升高以及故障电弧的产生,这些因素最终均会导致故障点温度的升高,尤其是故障电弧产生的上千℃的高温足可以引燃周围的可燃物,从而引发火灾。

3电气火灾监控系统

电气火灾监控系统是指当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时,能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统。电气火灾监控系统是一种电气火灾预防的手段,是作用于电气火灾发生前的一种实时监控系统,与作用于火灾发生后的“火灾自动报警系统”在承担任务、功能和采取的技术手段等方面均是不同的,两者不能混淆和取代。

“ARCM”电气火灾监控系统是由安科瑞电气股份有限公司自主研发和生产的,包括Acrel-6000电气火灾监控系统软件及ARCM系列电气火灾监控探测器组成。它是一种应用于民用建筑和工业建筑双重领域的新一代电气火灾监控产品,具有超早期、高智能、小型化、多功能、高可靠性、简单实用等特点。该装置是结合多年来该公司在国内外工业领域及民用建筑领域得系统集成项目中所积累下的大量宝贵经验研制而成的。该监控设备采用工业计算机进行设计研制,具有良好的可靠性,同时优化了人机交互功能,使整个系统易于安装、调试及维护,主机采用总线制数据传输方式,配接剩余电流式电气火灾监控探测器,组成大容量电气火灾监控系统,适用于高层建筑和各种工业场所的早期电气火灾实时监控及预防。

3.1系统的基本组成及工作原理

1)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。

3.2系统的设计及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,以太网通信,满足了通信实时性高的要求。

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建构组网模式,检测管理功能全面,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。

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。

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。

4合理设置电气火灾监控系统,有效预防电气火灾

工程实践结果表明,电气火灾监控系统的合理应用在一定程度上减少了电气火灾的发生几率,但是目前在电气火灾监控系统的工程应用环节尚存在一定的误区。

4.1避免剩余电流监控探测器功能的扩大化

通过对电气火灾发生原因的分析可以看出,由于漏电产生的火灾在电气火灾总数中所占的比例并不是很高,且工程实践表明新建电气系统的漏电主要是由于电气设备介电强度不够、选用的电线电缆的绝缘性能不达标、电气线路施工错误或不规范造成的,故在工程中设置剩余电流式电气火灾监控探测器,在很大程度上可以发现、处理电气系统设施过程存在的问题。照理说电气火气监控系统调控完毕并正常运行,电气系统施工过程中存在的问题也就基本解决完了,一些火灾隐患也就随之消除了,但就我国目前电气系统的施工水平和现状而言,上述这些问题在短时间往往很难有效解决,所以从保障电气系统施工质量的角度考利设置剩余电流式电气火灾监控探测器又有一定的必要性。因此建议在新建的工程项目中,应本着在低压配电系统首段设置的原则,尽量减少剩余电流式电气火灾监控探测器的使用数量。同时将主要精力放在如何确保提高选用电气设备介电强度、从而从根本上消除该类电气火灾隐患。

通过对电气火灾事故的分析,漏电引发的电气火灾多发于投入使用多年的老建筑中,随着使用年限的增加,建筑中使用电线电缆的绝缘性能已经下降,漏电引发火灾的几率大大增加,对于这样的建筑可以适当增加剩余电流式电气火灾监控探测器的设置数量,从而有效地监测电气系统的漏电故障。

4.2应加强电弧式电气火灾监控探测器的工程应用

通过对电气火灾最终的火灾成因分析可见,不论哪种电气故障引发的火灾,最终均是由于电气设备或线路的故障电弧所产生的能量引燃周围可燃物而致。因此要想有效降低电气火灾的发生几率,最行之有效的手段就是电弧式电气火灾监控探测器的有效应用。然而,由于故障电弧的识别有一定的技术难度,目前我国尚无相对成熟的产品。相信在不远的将来,随着技术的进步该类产品的工程应用将大大改善我国电气火灾防控的现状。

4.3电气火灾监控系统的使用不应影响正常的生产、生活

电气火灾监控系统,是火灾自动报警系统的独立子系统,属于火灾预报警系统,即电气火灾监控系统的报警信号只是表明存在可能引发电气火灾的安全隐患,并不表明电气火灾的发生。因此,电气火灾监控系统不应像火灾自动报警系统一样,在确认报警信息后,联动控制切断供电电源,影响正常的生产、生活,而应是警示相关人员及时对电气系统进行检查,排除电气故障,消除火灾隐患。

5主要表计功能及选型方案

参考文献:

[1]电气火灾监控系统和电气火灾预防.高锴.建筑电气,2013.11

[2]安科瑞电气股份有限公司产品选型手册2013.1版.

作者简介:
任华,男,本科,安科瑞电气股份有限公司,工程师,
技术交流: 021-59104851 传真:021-69155331 邮箱:2880157851@qq.com

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