淺談電氣漏電火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)和電氣火災(zāi)預(yù)防措施

安科瑞 鮑靜君

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

1　電氣火災(zāi)的防控形勢

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、人類社會的進步和我國城市化進程的不斷加快，電能的生產(chǎn)和使用量逐年遞增，已成為主要的能源。隨著人們對安全用電常識了解的逐漸深入，由于不規(guī)范用電引發(fā)的人身傷害事故逐年遞減，而由電氣故障引發(fā)的火災(zāi)數(shù)卻在增加，重特大火災(zāi)和群死群傷的惡性火災(zāi)事故時有發(fā)生，這與我國火災(zāi)總數(shù)呈逐年遞減的趨勢形成了鮮明的對比。據(jù)部門統(tǒng)計，2008~2012年全國*消防部門共統(tǒng)計67.5萬起火災(zāi)，在查明原因的約62.3萬起火災(zāi)中，電氣火災(zāi)約20.8萬起，占33.37%。如2010年吉林市商業(yè)大廈、2011年長沙市西娜灣賓館、2011年北京市大興區(qū)舊宮鎮(zhèn)出租房、2012年天津市薊縣萊德商廈等電氣火災(zāi)的發(fā)生給人民群眾生命財產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重威脅。面對如此嚴(yán)峻的電氣火災(zāi)形勢，如何盡早排除火災(zāi)隱患，大限度地避免和減少電氣火災(zāi)的發(fā)生，已成為消防行業(yè)火災(zāi)預(yù)防工作的、難點和社會關(guān)注的焦點問題。

2　電氣火災(zāi)發(fā)生的原因分析

    電氣火災(zāi)主要由于電氣線路或設(shè)備短路、過電流、接觸不良、漏電等電氣故障引發(fā)。引發(fā)電氣火災(zāi)的電氣故障從其表現(xiàn)形式上看分為：突變型故障和漸變型故障。突變型故障也稱為金屬性短路故障；過電流、接觸不良、漏電等電氣故障般先是表現(xiàn)為漸變型故障，漸變型故障未得到及時，終將演變?yōu)橥蛔冃凸收稀u變型故障發(fā)生后，將以不可逆的態(tài)勢向突變型故障發(fā)展，在這個過程中直接表現(xiàn)為電能的非正常釋放，即泄漏電流的增大、接線端子等處溫度的升高以及故障電弧的產(chǎn)生，這些因素終均會導(dǎo)致故障點溫度的升高，尤其是故障電弧產(chǎn)生的上千℃的高溫足可以引燃周圍的可燃物，從而引發(fā)火災(zāi)。

3　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是指當(dāng)被保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設(shè)定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是種電氣火災(zāi)預(yù)防的手段，是作用于電氣火災(zāi)發(fā)生前的種實時監(jiān)控系統(tǒng)，與作用于火災(zāi)發(fā)生后的“火災(zāi)自動報警系統(tǒng)”在承擔(dān)任務(wù)、功能和采取的技術(shù)手段等方面均是不同的，兩者不能混淆和取代。

   “ARCM”電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是由安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的，包括Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件及ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器組成。它是種應(yīng)用于民用建筑和工業(yè)建筑雙重領(lǐng)域的新代電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品，具有超早期、高智能、小型化、多功能、高可靠性、簡單實用等特點。該裝置是結(jié)合多年來該公司在外工業(yè)領(lǐng)域及民用建筑領(lǐng)域得系統(tǒng)集成項目中所積累下的大量寶貴經(jīng)驗研制而成的。該監(jiān)控設(shè)備采用工業(yè)計算機進行設(shè)計研制，具有良好的可靠性，同時優(yōu)化了人機交互功能，使整個系統(tǒng)易于安裝、調(diào)試及維護，主機采用總線制數(shù)據(jù)傳輸方式，配接剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，組成大容量電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，適用于高層建筑和各種工業(yè)場所的早期電氣火災(zāi)實時監(jiān)控及預(yù)防。

3.1系統(tǒng)的基本組成及工作原理

   1）基本組成

    Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布、開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計，由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層組成。各電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，然后通過五類線TCP/TP協(xié)議進入工業(yè)交換機，然后通過光纜到達監(jiān)控主機。

    a）現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表和保護裝置等，也是構(gòu)建該監(jiān)控系統(tǒng)必要的基本組成元素。監(jiān)控設(shè)備能接收來自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警信號，發(fā)出聲光報警信號和控制信號，指示報警部位，記錄并保存報警信息，是系統(tǒng)的管理中心。不僅肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，同時也是執(zhí)行后臺控制命令的終端元件。監(jiān)控設(shè)備具有主、備電源自動切換功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

    b）通訊控制層主要是由通訊服務(wù)器、接口轉(zhuǎn)換器件及總線網(wǎng)絡(luò)等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，不同的接口轉(zhuǎn)換器件提供了RS485及以太網(wǎng)等各種接口，組網(wǎng)方式靈活，支持點對點的通訊、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等類型的組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。通訊服務(wù)器主要用于直接對現(xiàn)場儀器儀表轉(zhuǎn)達上位機的各種控制命令，并負責(zé)對現(xiàn)場儀器儀表回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和存儲等工作，如電壓/電流等電參量、輸入開關(guān)量狀態(tài)、修改儀表內(nèi)部參數(shù)或各種控制繼電器斷開/閉合的操作命令等.

    c）管理測控層是針對監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的上層部分，主要是由電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取前置機采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息，自動經(jīng)過計算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發(fā)送并檢測操作的執(zhí)行狀況，以保證供用電單位的正常工作。

    2）工作原理

　  其基本原理是，當(dāng)電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異常或突變時，終端探測頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)利用電磁場感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對該信息進行采集，并輸送到監(jiān)控探測器里，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進行比較，旦超出設(shè)定值則發(fā)出報警信號，同時也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進步識別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會發(fā)生火災(zāi)時，監(jiān)控主機發(fā)出火災(zāi)報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場進行檢查處理，并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。

3.2系統(tǒng)的設(shè)計及典型組網(wǎng)方案示意圖

    ａ）大型建筑群組網(wǎng)方案

    大型建筑群，樓層高，多棟樓體分散。采用Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+ACREL6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器三層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，便于區(qū)域化管理，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)通信，以太網(wǎng)通信，以太網(wǎng)通信，滿足了通信實時性高的要求。

    b）大型單體建筑組網(wǎng)方案

    大型單體建筑，采用Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器兩層建構(gòu)組網(wǎng)模式，檢測管理功能，性價比高，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)，通信介質(zhì)采用屏蔽雙絞線，滿足了通信實時性高的要求。

    c）中型建筑組網(wǎng)方案

    中型單體建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器兩層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，造價經(jīng)濟，性價比高，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)，滿足了通信實時性高的要求。

   d）小型建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

   小型建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備進行監(jiān)控，造價經(jīng)濟，性價比高。

4　合理設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，有效預(yù)防電氣火災(zāi)

    工程實踐結(jié)果表明，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的合理應(yīng)用在定程度上減少了電氣火災(zāi)的發(fā)生幾率，但是目前在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工程應(yīng)用環(huán)節(jié)尚存在定的誤區(qū)。

4.1避免剩余電流監(jiān)控探測器功能的擴大化

    通過對電氣火災(zāi)發(fā)生原因的分析可以看出，由于漏電產(chǎn)生的火災(zāi)在電氣火災(zāi)總數(shù)中所占的比例并不是很高，且工程實踐表明新建電氣系統(tǒng)的漏電主要是由于電氣設(shè)備介電強度不夠、選用的電線電纜的絕緣性能不達標(biāo)、電氣線路施工錯誤或不規(guī)范造成的，故在工程中設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，在很大程度上可以發(fā)現(xiàn)、處理電氣系統(tǒng)設(shè)施過程存在的問題。照理說電氣火氣監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)控完畢并正常運行，電氣系統(tǒng)施工過程中存在的問題也就基本解決完了，些火災(zāi)隱患也就隨之了，但就我國目前電氣系統(tǒng)的施工水平和現(xiàn)狀而言，上述這些問題在短時間往往很難有效解決，所以從保障電氣系統(tǒng)施工質(zhì)量的角度考利設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器又有定的必要性。因此建議在新建的工程項目中，應(yīng)本著在低壓配電系統(tǒng)首段設(shè)置的原則，盡量減少剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的使用數(shù)量。同時將主要精力放在如何確保提高選用電氣設(shè)備介電強度、從而從根本上該類電氣火災(zāi)隱患。

    通過對電氣火災(zāi)事故的分析，漏電引發(fā)的電氣火災(zāi)多發(fā)于投入使用多年的老建筑中，隨著使用年限的增加，建筑中使用電線電纜的絕緣性能已經(jīng)下降，漏電引發(fā)火災(zāi)的幾率大大增加，對于這樣的建筑可以適當(dāng)增加剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)置數(shù)量，從而有效地監(jiān)測電氣系統(tǒng)的漏電故障。

4.2應(yīng)加強電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的工程應(yīng)用

    通過對電氣火災(zāi)終的火災(zāi)成因分析可見，不論哪種電氣故障引發(fā)的火災(zāi)，終均是由于電氣設(shè)備或線路的故障電弧所產(chǎn)生的能量引燃周圍可燃物而致。因此要想有效降低電氣火災(zāi)的發(fā)生幾率，行之有效的手段就是電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的有效應(yīng)用。然而，由于故障電弧的識別有定的技術(shù)難度，目前我國尚無相對成熟的產(chǎn)品。相信在不遠的將來，隨著技術(shù)的進步該類產(chǎn)品的工程應(yīng)用將大大我國電氣火災(zāi)防控的現(xiàn)狀。

4.3電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的使用不應(yīng)影響正常的生產(chǎn)、生活

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的獨立子系統(tǒng)，屬于火災(zāi)預(yù)報警系統(tǒng)，即電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的報警信號只是表明存在可能引發(fā)電氣火災(zāi)的安全隱患，并不表明電氣火災(zāi)的發(fā)生。因此，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)不應(yīng)像火災(zāi)自動報警系統(tǒng)樣，在確認(rèn)報警信息后，聯(lián)動控制切斷供電電源，影響正常的生產(chǎn)、生活，而應(yīng)是警示相關(guān)人員及時對電氣系統(tǒng)進行檢查，排除電氣故障，火災(zāi)隱患。

5　主要表計功能及選型方案

參考文獻：

[1]電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)和電氣火災(zāi)預(yù)防.高鍇.建筑電氣，2013.11

[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.

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