淺談電氣火災監控系統的工作原理與選型
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：隨著人們用電量的增加，電氣火災事故發生居高不下，安裝電氣火災監控系統是迫切的、必要的。本文通過電氣火災監控系統的基本組成和工作原理，闡述了電氣火災監控系統的設計依據及安裝設要點，提出了實際應用中應注意的問題。
關鍵詞:電氣火災監控；電氣火災；漏電火災；漏電火災監控系統；電氣火災監控系統；
1、安裝電氣火災監控系統的必要性
近幾年來，全國電氣火災事故數量呈上升趨勢。引發電氣火災的原因有很多，如：短路、過載、接地故障、接觸電阻過大、泄漏電流等。其中，接地故障引起的火災具危險性。配電系統一般的短路、過負荷容易被熔斷器、低壓斷路器等迅速切斷而不致引起火災。接地故障電流一般比較小，不足以使一般的過電流保護及時切斷故障。故障點多數以電弧短路的形式出現。由于電弧阻抗較大，它進一步限制了故障電流，使過電流保護難以動作，但其局部溫度卻很高，2A的電弧溫度可超過2 000℃ ，0.5A的電弧能量已足以引燃可燃物質。所以，防范 電氣短路火災的重點是防范接地電弧短路。為了遏制電氣火災的上升勢頭，政府等相關部門相繼制訂或修改了有關標準規范，要求在建筑中設置電氣火災監控系統。
2、電氣火災監控系統的功能
大多數的電氣火災監控設備都具備以下的功能：
1. 漏電預警和報警
當配電回路的漏電電流值達到漏電報警或預警整定值的 80%～時，探測器發出漏電預警或報警信號。通過二總線主動上傳給監控設備，同時上傳的還有報警線路地址、報警時現場電流及漏電值、報警發生時間。
2. 過電流預警和報警
當配電回路的過電流值達到過電流預警或整定值的 80%～時，探測器發出過電流預警或報警信號。通過二總線主動上傳給監控設備，同時上傳的還有報警線路地址、報警時現場電流及報警發生時間。
3. 溫度報警
監視部位的溫度變化，并將溫度值實時傳送給集中監控設備。當監視部位的溫度達到報警設定值時，發出聲、光報警信號。
4. 實時監控功能
在電氣火災監控設備、微型計算機上，能夠顯示點的三相工作電流和漏電電流值，并能夠采用時間歷程曲線的方式顯示出這些電流值的大小和變化趨勢。除了以上功能以外，還有隱患預警功能、顯示和存儲等。
3、電氣火災監控系統的基本組成及工作原理
1. 電氣火災監控系統的基本組成基本組成
根據國家標準 GB14287-2005《電氣火災監控系統》和相關規范《電氣火災監控系統的設計方法》（暫行規定），電氣火災監控系統的基本組成應包括：電氣火災監控設備、剩余電流式電氣火災監控探測器和測溫式電氣火災監控探測器等三個基本產品種類。其中，剩余電流式電氣火災監控探測器又由監控探測器和剩余電流互感器（分對插式、閉 合式兩種）所組成，測溫式電氣火災監控探測器由監控探測器和測溫傳感器所組成。該系統定位應是： 服務于常規的供電網絡的監控系統。有了這個定位，在設計上的一些困惑就會迎刃而解。我們應該明確一點：其應是一個聯成網的整體裝置，是一個完整系統。在現代技術高速發展的今天，大、中型建筑物中靠分散設置的單個漏電報警器和傳統的漏電開關來監控電氣火災是落后的表現，而且是不能勝任的。由于《高層民用建筑設計防火規范》的條文比較簡單且可操作性差，有的條文有畫蛇添足之嫌。規范發布之后，又沒有相應的設計、施工驗收規范 同步出臺，造成目前電氣火災監控系統設計、施工驗收沒有明確條文可依，工程設計人員各自憑自己的認識和理解來執行規范。這樣的結果勢必會造成設計混亂的局面，會對以后的施工、驗收造成不良影響。
2. 電氣火災監控系統的工作原理
其基本原理是：當電氣設備中的電流、溫度等參數發生異常或突變時，終端探測頭（如剩余電流互感器、溫度傳感器等）利用電磁場感應原理、溫度效應的變化對該信息進行采集，并輸送到監控探測器里。經放大、A/D 轉換、CPU 對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較。一旦超出設定值，則發出報警信號，同時也輸送到監控設備中，再經監設備進一步識別、判定。當確認可能會發生火災時，監控主機發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警音響，同時在液晶顯示屏上 顯示火災報警等信息。值班人員則根據以上顯示的信息，迅速到事故現場進行檢查處理，并將報警信息發送到集中控制臺。
3. 電氣火災監控系統的設計依據
GB 14287.1-2005《漏電火災監控設備》，GB14287.2-2005《剩余電流式電器火災監控探測器》，GB14287.3-2005《測溫式漏電火災監控探測器》，GB 50016-2006《建筑設計防火規范》，CB50045-95《高層民用建筑設計防火規范》2005 年局部修訂條文，GB50 016-2006《建筑設計防火規范》，GB 13 955-2005《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》。
4、電氣火災監控系統探測器的安裝方式
1. 配電箱或控制箱內部形式的安裝設計
一般的工程中，在各樓層設有專門的層配電箱或控制箱，電氣火災監控探測器直接安裝在配電箱或控制箱內部適當位置。
2. 配電箱或控制箱（柜）外部形式的安裝設計
電氣火災監控探測器單獨做成一個箱體，將總電源通過電氣火災監控探測器，再接入配電箱或控制箱。對于新舊（改造）工程的應用，電氣火災監控探測器只需將電源先引入漏電報警開關裝置后，再接入配電箱或控制箱。專門安裝漏電控制器的防火監控箱設在配電箱或控制箱附近。改造工程建議采用矩型的漏電互感器，可以盡量不觸動原來配電箱（柜）的內部導線和器件布置。
3. 配電柜成套形式的安裝設計
直接在配電箱或控制箱面板上嵌入漏電控制器，只考慮在柜內適當位置固定電流互感器（一般在主空開上端或下端）。不改動配電柜內部結構，不需增加單獨的漏電控制器安裝箱，既美觀又不占空間。應在設計中明確提出要求，在施工圖會審完畢，由配電柜成套廠考慮預留面板上嵌裝電氣火災探測器的開孔尺寸。
5、電氣火災監控系統在實際應用中應注意的問題
（1）大型建筑物內的配電線路中，有設備、空調、照明等。單就照明回路而言，應該是民用建筑配電回路較多的，再加上其他回路的回路數就多。如果所有回路都裝電氣火災監控裝置是不可能的，不僅工程量大，造價也太高。所以，應該根據實際情況，要針對性和可操作性強一些，避免增加作用不大、維護成本高的設備投入，可根據其使用性質、火災危險性、人員是否密集及設備的重要性進行設計。
（2）在工程上經常用到雙電源，特別是消防系統的設備，比如：水泵、風機、卷簾、消防電梯、消防報警中心的設備等。在雙路電源供電系統里，保護線和零線都要分別接在一起。當其中的一個回路已經停止供電時，其漏電監控設備會探測到該回路有漏電電流。雖然該回路開關已經處在斷開狀態，A、B、C 三相沒有電流，但 N 線的電流會使漏電探測器認為存在漏電流。原因就是雙路電源供電的兩條N線是直接連接的，雖然一路電源停電，但是另一路還在供電，導致開關已經處在斷開狀態的回路N 線還有電流，它的漏電流值超過報警設定值（設定值以為是零），這樣的電氣火災監控系統報警實際上是個誤報警。所以，雙電源供電的切換開關一定要采用 4P 開關，切換時連 N 線一起切。這個誤報在工程應用過程中很令人頭疼，但又不知原因，還以為是產品問題。類似的問題還有天氣潮濕造成電子設備的誤報，這在電子產品是個常見的問題。所以，選擇有防潮的電子設備也是選擇的一個參考。
（3）現在的低壓配電系統設計大多采用 TN-S系統，即：三相五線制。其他形式的配電形式小范圍在內地的一些工廠應用，絕大多數剩余電流式電氣火災監控探測器適合安裝TN-S 系統或局部TN-C-S 系統。在改造或擴建工程中，如果低壓配電系統是 TN-C 系統，即：三相四線制，就必須對原線路進行適當地改造。重點是：要確保出線的 N 線不能重復接地，剩余電流式電氣火災監控系統大多采用總線式。跟火災自動報警的方式一樣，敷線要符合消防系統的施工規范，二總線敷設長度不超過 1 500 m。若超過 1 500 m，可增設（通訊線延長中繼），連接點一定要牢固。
6、安科瑞電氣火災監控系統
6.1概述
Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據國家現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發的全數字化運行的系統，已通過國家消防電子產品質量監督檢驗中心的消防電子產品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產并在全國得到廣泛地應用。該系統通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業微電網管理云平臺或火災自動報警系統等進行數據交換和共享。
6.2 應用場合
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。
6.3 系統結構
6.4 系統功能
1） 監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位”按鈕或觸摸屏的“復位”按鍵遠程對探測器實現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。
2）當被監測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。
3）通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，并發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。
4）當發生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。
6.5 配置方案
7、結束語
隨著現代化社會的快速發展，人們的用電量不 斷增加，整個社會對電氣火災監控系統也越來越重視。“把保障人民群眾的生命安全和身體健康，預防和減少安全生產事故災難造成的人員傷亡作為首要任務”是我們所有建筑電氣人員的共同目標和希望。以人為本，安全。電氣火災監控系統也將隨著建筑設計防火規范相關條款加完善，得到好地改進和應用。
【參考文獻】
[1]王宜懷、劉曉升，嵌入式應用基礎教程（M）.北京：清華大學出版社，2005
[2]國標GB14287-2005,電氣火災監控系統（S）.
[3]國標50026-2006建筑設計防火規范（S）.
[4]田浩.風冷熱泵系統在我國北方地區的應用[J]. 山西建筑2008,34(22)：184-185.
[5]陳蕾.《城市建筑》 2014年30期
[6]安科瑞消防應急照明和疏散指示系統/防火門監控系統/消防設備電源監控系統/電氣火災監控系統選型手冊. 2022.05版
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246 ：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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