電氣火災監(jiān)控在建筑防火中的應用分析

劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘要：隨著經濟社會的進步發(fā)展，為實現更多地建筑功能，滿足不同的使用需要，建筑電氣設計與安裝呈現復雜化趨勢，與此同時，做好建筑電氣防火工作也被愈發(fā)重視。在建筑電氣防火工作當中，建立建設完善的火災監(jiān)控系統(tǒng)是十分具有必要性的有效措施，通過火災監(jiān)控能夠有效提升建筑電氣防火的效率，降低建筑電氣火災事故的影響。本文主要分析討論火災監(jiān)控在建筑電氣防火中的應用的相關問題，希望對提高火災監(jiān)控在建筑電氣防火中的應用水平有所幫助。
關鍵詞：火災監(jiān)控；建筑電氣；防火；電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)；剩余電流傳感器；火災預警
 
0 引言
    電氣火災在各類發(fā)生的建筑災害中占比，主要是由于電氣使用不當，線路短路故障引起，由電氣火災造成的財產損失及人員傷亡嚴重，影響惡劣。針對于此，為兼顧建筑功能使用的多樣性需求與建筑電氣防火工作需要，進行火災監(jiān)控系統(tǒng)建設十分必要。
1 建筑電氣火災監(jiān)控工作原理
    現階段，建筑電氣火災監(jiān)控設備的工藝成熟度較高，產品的質量相對穩(wěn)定，這在一定程度上提高了電氣火災監(jiān)控設備與不同建筑類型的適用性與匹配度，特別是在經濟社會進步發(fā)展的當下，城市化進程加速的過程中，建筑電氣火災監(jiān)控的使用被愈發(fā)重視，不僅僅是為確保建筑使用的，避免火災帶來的財產損失與人員傷亡，也是從構建和諧社會角度出發(fā)而進行的考量。建筑電氣火災監(jiān)控屬于預報警系統(tǒng)的主要功能包括實時監(jiān)控、區(qū)域監(jiān)控、網絡監(jiān)控、預報警等，不同功能共同作用意在避免電氣火災的發(fā)生，從而避免火災發(fā)生造成的重大損失及人員傷亡。
    在具體應用當中，一套完善的建筑電氣防火火災監(jiān)控系統(tǒng)應由監(jiān)控設備、剩余電流互感器與溫度傳感器三部分組成，只有這三部分共同作用才能實現建筑電氣火災監(jiān)控的良好運轉。在具體工作時，剩余電流互感器與溫度傳感器會對建筑電氣設備電流、溫度等異常狀態(tài)進行信息的捕捉，異常信息的采集主要是基于電磁感應、溫度效應等原理，也正是因為基于這些科學原理而進行工作，才使得建筑電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的運行具有科學性與準確性。信息捕捉采集后，會經A/D轉換、CPU等進行幅值分析并與報警值比較，超出報警值的信息會被傳輸至監(jiān)控設備，再由監(jiān)控設備進行是否能夠發(fā)生火災的識別判定，確認會發(fā)生火災后啟動警報，點亮指示燈并發(fā)出報警聲，并將具體信息進行屏幕顯示，以便于相關人員對故障預警位置進行先期處置。特別需要注意的一點是，當警報響起、指示燈亮起時，證明存在可能發(fā)生火災的可能，而不是火災已經發(fā)生，這就起到了預判風險，并給躲避防范化解風險預留了充足的時間，在這段時間內一方面要組織逃生疏散，另一方面要及時對火災隱患進行排查，對存在的問題進行處理。
2 建筑電氣火災監(jiān)控
    建筑電氣防火火災監(jiān)控的是能夠引發(fā)建筑火災的各類故障原因，主要涉及電氣線路、設備以及供配電設備等。具體來說，建筑電氣防火火災監(jiān)控的包括漏電、短路、斷路、超負荷、接觸電阻過大五項內容，這五項內容都是在建筑電氣設備配備安裝及使用過程中易發(fā)生的故障問題。
具體分析如下：
2.1漏電
    漏電所造成的熱作用與電火花是引發(fā)建筑電氣火災的重要原因，一般情況下帶電導體絕緣破壞、電氣工程安裝不良、電氣設備裝備不良、電線腐蝕嚴重等都會造成漏電，漏電時所產生的電位導體間不正常電流是建筑電氣防火火災監(jiān)控的。漏電現象的存在與發(fā)生危害巨大，不僅能夠引發(fā)火災，更為重要的是漏電本身具備危險性，會傷及人員，而且漏電的發(fā)生會導致建筑電氣設備整體的癱瘓問題，使功能無法實現。
2.2短路
    短路時，建筑電氣防火火災監(jiān)控系統(tǒng)能夠捕捉到因電阻減小而突然的電流信息，因電流突然會使發(fā)熱量超過線路工作的正常值，從而引發(fā)火花、電弧導致絕緣層燃燒，嚴重者會熔化金屬引燃可燃物造成火災。在建筑電氣防火火災監(jiān)控當中，短路故障占到60的比例，這一比例相對較高，這一比例也在一定程度上證明了短路故障存在的普遍性，為此通過建筑電氣防火火災監(jiān)控系統(tǒng)對短路故障的發(fā)生進行及時發(fā)現十分必要。
2.3斷路
    導線在斷開或脫落的過程中會產生火花，或造成回路發(fā)熱，這些都是引發(fā)建筑電氣火災的原因。多數斷路故障的發(fā)生，都伴有人為因素，為此對于斷路故障，不僅僅是要通過建筑電氣防火火災監(jiān)控系統(tǒng)進行故障的分析，更為重要的是對導致斷路故障發(fā)生的原因進行排查，以確保斷路故障不再發(fā)生，從而從根本上提高斷路故障控制效率。
2.4超負荷
    導線在超負荷狀態(tài)下會使絕緣層加速老化，從而在到達一定程度后引燃絕緣層，引燃導線會引燃附近可燃物造成火災。為此，建筑電氣在使用的過程中一定要按照規(guī)范，科學使用，避免出現超負荷運行的情況，超負荷不僅會造成設備故障，嚴重者會引發(fā)火災。
2.5接觸電阻過大
    接觸電阻過大會使電氣線路局部范圍內產生大量熱量，致使絕緣層燃燒，引燃可燃物，造成火災。
3 電氣火災監(jiān)控在建筑防火中的應用
3.1電氣火災監(jiān)控在建筑防火中應用的作用
    電氣火災監(jiān)控在建筑防火中應用的作用是對剩余電流進行監(jiān)測，所謂剩余電流是包括故障接地、對地電容、諧波分量、對地泄露等為主的電器式線路絕緣損傷泄露電。當短路發(fā)生時，有效的保護措施是由保護電器切斷電源，但是在未安裝電氣火災監(jiān)控時，故障電流值發(fā)生但達不到過電流保護裝置時電源不會切斷，由此就會因為金屬性或者電弧性的短路故障引發(fā)火災。而安裝火災監(jiān)控后，剩余電流保護裝置會在故障發(fā)生時就切斷電源，從而起到預報警作用，避免發(fā)生建筑電氣火災。可以說，電氣火災監(jiān)控在建筑防火中的應用，是基于更加先進與的理論基礎，可以切實提高火災監(jiān)測的效率，并且能夠有更加超期的火災預判與隱患排查功能，這不僅是技術方面的進步，更是理念的進步。
3.2火災監(jiān)控在建筑電氣防火中應用的注意事項
    火災監(jiān)控在建筑電氣防火中的應用主要涉及三個方面，一是監(jiān)控配電柜安裝，二是監(jiān)控設備安裝，三是監(jiān)控安裝布線，具體在每一項應用當中都有需要注意的部分，分析如下：
3.2.1電氣火災監(jiān)控配電柜安裝
    作為電氣火災監(jiān)控設備的主要安裝位置，配電柜本身空間有限，為此在選擇探測器、互感器等火災監(jiān)控設備及安裝時要合理安排空間的使用，對配電柜面板進行合理布局，必要時需要先進性預裝模擬，確定好位置及布局后在進行正式安裝。
    在進行配電柜柜內安裝時，要注意不能對探測器的報警燈、聲音等進行遮蔽阻擋，如果探測器采用嵌入式的安裝方法，則要在堅持操作適用原則的基礎上進行安裝?，F階段，多采用預留孔的工藝方式將探測器與互感器同時固定在配電柜內，保持配電柜內部結構完整的情況下兼顧美觀與方便，使得二者在操作的過程中互不干擾，能夠保證正常運行。
3.2.2電氣火災監(jiān)控設備安裝
    為保證探測器工作的持續(xù)性與穩(wěn)定化，應將探測器電源由進線端取出。另外要保證零線與相線的取樣來源一致，比如零線取自剩余電流互感器上游位置，那么相線也應該由剩余電流互感器上游位置取出。在配電柜布局因空間影響受*，探測器工作電源和取樣可以來自于剩余電流互感器下游，并將剩余電流互感器安排在斷路器的進線端位置，具體情況要具體分析，以選擇為合理的安裝方式。探測器的數量確定，應根據建筑電氣的分級保護設計分布情況而定，針對于、二級和末級配電設備的位置情況，進行探測器的分配，探測器的分配要注意保持合理密度及覆蓋性，避免出現不必要布置的情況，造成成本的增加與資源的浪費，甚至是功能發(fā)揮方面的互相干擾。在電源的選擇上，主機電源以控制消防供電為主，其他探測器以現場供電為主。火災監(jiān)控的報警信號應設置在指揮內，而電源的接入位置應設置在斷路器上端。
3.2.3電氣火災監(jiān)控安裝布線
    電氣火災監(jiān)控在建筑電氣防火中應用時，對于設備安裝布線的要求較高，合理的進行安裝布線能夠有效提升電氣火災監(jiān)控設備布局的合理性，提高使用效率。通常情況下，對于新建建筑可將探測器安裝于專設配電柜當中，安裝時要盡量遠離導電母線，確保剩余電流互感器牢固套靠在電源母線之上，采用導線屏蔽的方式進行探測器與互感器之間的連線。在進行火災監(jiān)控安裝布線時，要特別注意對零線和保護地線進行區(qū)分，剩余電流保護和報警裝置線路的安裝中相線與零線穿過剩余電流互感器時要保持同時同向，保護地線不必穿過。穿過剩余電流互感器的下游線路要保持獨立狀態(tài)，不能出現與上游線路的共零狀態(tài)，更不能與電器相連，避免出現零線和保護地線重復接地，只有這樣才能避免出現故障問題，影響到正常功能的發(fā)揮。對于通訊線規(guī)格的控制要嚴格，主要使用截面大于1.5mm2的雙絞線，這也是現階段市場內主流的通訊線規(guī)格，在質量標準、規(guī)范等方面相對過硬。另外，如果通訊線應用的場所存在強干擾，則應該使用具有屏蔽功能的雙絞線，并將雙絞線屏蔽層良好接地。
4 安科瑞電氣火災監(jiān)控云系統(tǒng)架構和硬件選型
    安科瑞電氣推出的電氣火災監(jiān)控云系統(tǒng)采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器和電氣火災探測器、故障電弧探測器和電氣防火限流式保護器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線溫度、電流、剩余電流、故障電弧等）進行不間斷的數據與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時推送給學校管理人員，指導學校實現時間的排查和治理，達到潛在電氣火災隱患，實現“防患于未然”的目的。
    用戶可以利用PC、手機、平板電腦等多種終端實現對平臺的訪問，查詢包括系統(tǒng)信息、實時數據、報記錄等在內的各種信息，使用方便。利用該系統(tǒng)為用戶提供的低成本服務，能有提升企業(yè)的消防管理和電氣設備水平，防范重大惡性火災財產損失、尤其是重大惡性人員傷亡責任事故的發(fā)生。
本系統(tǒng)的整體結構如圖所示：

 
4.1硬件配置：
平臺服務器：建議按照我方提供配置標準購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
推薦硬件配置：（如申請阿里云可忽略）

 
現場硬件配置
方案一：100A以下回路，開口式互感器

方案二：100A以下回路，普通互感器，會增加施工量

方案三：100A以下回路，普通電流互感器，探測器和無線模塊分開，可適用多回路

配置針對1個回路，剩余電流互感器根據現場回路電流大小選擇。
4.2運行條件
1）瀏覽器運行設備：
臺以上版本）。
2）瀏覽器端運行環(huán)境：
Windows系統(tǒng)下使用火狐、360（速模式）等瀏覽器訪問。
4.3主要技術指標 
數據上傳頻率：2分鐘
通信方式：RS485、2G/3G/4G
并發(fā)訪問量：>=10000
歷史數據存儲：>=3年
 
5 結束語
    現階段，隨著建筑電氣功能的不斷豐富，對于相應的做好防護工作的要求大幅度提升。建筑電氣防火是建筑防護工作的重要組成部分，這是由于建筑電氣火災高危害性決定的。通過將火災監(jiān)控在建筑電氣防火中進行應用，能夠有效構筑起以預警機制為核心的建筑電氣防火體系，從而避免傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)的弊端，進一步提升建筑電氣使用的系數。
 
 
參考文獻：
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[4]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版U]
作者簡介：
侯文莉，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電氣火災的現狀問題和防控對策。