江苏安科瑞电器制造有限公司

安科瑞 华梅超 

江苏安科瑞电器制造有限公司

关键词： 大型建筑群；电气火灾；中筑兰庭；安科瑞；

0 前言

    公安部消防局《中国火灾统计年鉴》显示：近十年的火灾事故中，电气火灾居首位，且所占比例在30%，且逐年呈上升趋势，造成的损失十分惨重。事实上，电气火灾已成为消防安全的主要致灾因素，不仅次数多、损失大，而且多年来一直居高不下。

    本文就电气火灾系统在中筑兰庭项目中的应用，简单介绍安科瑞Acrel-6000/Q电气火灾系统在大型建筑群的实际应用和其实际意义。

1 项目概况

    中筑兰庭项目位于成都市武侯区武侯大道铁佛段与万兴路交汇处，此项目为由9栋建筑组成的建筑群，其中3#楼及8#楼为纯商业的四层建筑，1#、2#、7#、9#楼一二层为商业建筑，上层为住宅，4#、5#、6#楼为纯住宅楼。作为商业住宅混合的大型建筑群，其人员密集度高、对其安用电安全性要求较高，且在电力配电系统稳定运行的要求也是非常严格的。

2 参照标准

    鉴于大型建筑群发生火灾容易造成生命财产损失。为了加大电气火灾监控防范的力度，近年来，相继制订或修改了一批相关标准规范。相关的标准规范已经对电气火灾监控系统提出了具体的要求。

3 系统架构及设计

          9#楼一层消防控制室主机

                                                  4#强电井数据采集箱

3.1 站控管理层

     站控管理层针对电气火灾监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的上层部分。安科瑞电气火灾监控系统主机充分考虑到用户的操作习惯，和持续稳定运行，参照的相应的标准和规范。主机主要由监控软件、触摸屏、UPS电源、打印机等设备组成。将现场的各类数据信息进行计算、分析、处理，并以图形、数显、声音、指示灯等方式反应给终端管理人员。使管理人员能够实时掌握系统动态，且实现故障信息可追循，信息可导出等功能。

    鉴于本项目中仪表点位以及数据量的规模，现为项目配置安科瑞Acrel-6000/Q主机，本主机的具体参数见下文介绍。
3.2 网络通讯层

    本项目中的所有仪表须严格按照手拉手的形式连接，且所有的通讯总线须沿着弱电桥架铺设。本项目的仪表分布在楼层强电间配电柜。

    本项目的数据总线设计为8根总线，独立的总线便于后期系统的维护，发生漏电流报警时也可以根据后期我方提供的点检表快速定位故障回路，快速排除故障。

    现场电气火灾探测器通过双绞线（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式进行通讯连接，1#楼住宅1#楼商业以及8#楼商业的漏电流探测器直接经总线接入到琴台式电气火灾监控主机上，6#楼为两个单元的住宅楼，两个单元的漏电流探测器经集线器集线后接入到后台主机，7#楼和9#楼再经集线器将总线集到一根接入到主机；2#楼及3#楼经集线器将总线接入到4#楼采集箱内的串口服务器上，4#楼、5#楼内的探测器也经过一个集线器将总线接入到采集箱内串口服务器的第二个接口上，地下室的漏电流探测器经另外一个集线器将总线接入到采集箱内串口服务器的第三个接口上。

4 系统特点和工作原理

    鉴于本项目的规模，项目电气火灾检测点位的实际情况。无论在终端剩余电流探测器还是后台主机都是根据本项目的实际情况来进行设计的。

    4.1 本项目的系统特点可总结为一下3点：

    4.1.1 终端探测器选用嵌入式电气火灾探测器，方便安装、节省成本、便于后期维护。

    4.1.2 RS485总线连接方便，可操作性强。总线布线时走的是弱电桥架，不会受到强电的影响，确保的整个系统的通讯稳定。

    4.1.3 考虑到本项目中仪表数据量，客户要求。本项目的主机选用琴台式，主机放置在9#楼一层的消防控制室；并配置一台数据采集器，此数据采集器放置离9#楼一层消防控制室较远的4#楼强电井里，采集2#、3#、4#、5#楼及地下室漏电流探测器的数据之后再经光纤传输至消防控制室的监控主机。琴台式主机界面简洁，系统操作方便，适合本项目中的配电间环境和客户的相关操作要求。

    4.2 电气火灾系统工作原理

    4.2.1 剩余电流测量是根据基尔霍夫电流定律：在同一时刻，电路中流入和流出一个节点的电流矢量和为零。以TN-S系统为例，将A/B/C/N同时穿过剩余电流互感器，当系统未发生漏电时，流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和为零，此时，剩余电流互感器感应出的二次电流也为0;当某相对大地发生漏电，此时流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和不再为零，其大小等于从大地流走的电流即漏电流。此漏电信号通过剩余电流互感器的二次接线传输至电气火灾探测器，经运算放大、A/D转换后送入CPU，经过一系列算法后，对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，若超出定值则发出声光报警信号并上送至后台电气火灾监控设备。

    4.2.2 终端探测器负责监测各个回路的剩余电流值，将剩余电流值的数据传输至系统主机。终端探测器还负责其监测回路剩余电流值的实时显示，同时能够设置限值，当剩余电流值越能够发出声光报警，提醒管理人员及时维护、整改。

    4.2.3 仪表通过RS485总线将数据传输至系统主机，系统主机将上传数据通过图形、报表、事件记录等形式反映整个系统的运行状态。

5 系统设计注意事项和方法

5.1 电气火灾监控系统主要监测剩余电流和温度两类对象，在设计时应注意的基本要点

    5.1.1 关于剩余电流

    由于剩余电流监测的原理采用了基尔霍夫电流定律，所以，对所应用的低压配电系统形式有一定要求。目前，可以应用剩余电流互感器的低压配电系统有：TT系统，IT系统，TN-S系统，不能使用在TN-C系统中。对将要设计安装电气火灾监控系统的用户，不管是新工程或旧工程改造项目，首先要调查核实该用户低压配电系统的系统接地形式是什么，否则，设计安装剩余电流互感器的点位进行检测是根本无法施行的。

    关于AC220V单相供电系统，剩余电流互感器只要套住L/N两根电源线即可，但要求中性线N此后不容许再接地。对于AC380V三相供电系统，由于有三相三线制、三相四线制、三相五线制等使用状况，则根据具体情况将剩余电流互感器同时套住A/B/C三相电源线，或同时套住A/B/C/N线。同理，要求中性线N此后不许再接地，保护线PE不得穿过互感器。

    在系统接地的形式为TN-C型时工业自动化网，必须将其改造为TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系统后，才可以安装剩余电流检测装置。

    5.1.2 关于温度

    温度测量与系统接地的形式无关，主要考虑包括线缆在内的低压配电装置中关键部位的温度，一般在二级保护的线路中应用。温度探头Pt100可采用接触式布置法，当被检测对象为绝缘体时，宜将探测器的温度传感器直接设置在被探测对象的表面。当被检测对象为配电柜内部温度变化时，可采用非接触式布置，靠近发热部件。

5.2 系统设计中的点位分配

    根据标准GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》4.4条中关于分级保护的规定，安装剩余电流火灾监控装置时，点位分配原则的步骤是：

    5.2.1 研究分析被控低压AC380V/220V配电线路的相关图纸，将建筑电气的分布情况调查核实，确定配电设备(如配电柜、箱、盘、电缆等重要设备)的位置，把每一个监控探测器分配到相应的配电设备上，以此来确定探测器的数量，避免重设浪费。

    5.2.2 确定分级保护。为了缩小发生人身电击事故和接地故障切断电源时引起的停电范围，通常在供电线路的不同地点安装三级(或两级)不同容量的剩余电流保护装置，以形成分级保护。

    其中，重要线路应包括安防、消防、应急电源、通道照明线路及不容许停电的重要场所。

6 系统参数的配置

6.1 报警值设置范围

    本项目中现场仪表的剩余电流报警值设置在300mA，关于剩余电流值的设置在相关的标准都有详细的规定。

    依据标准GB14287.2-2005中的规定，剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围在20~1000mA之间。按此要求，一般把电源总进线处的剩余电流动作值定为400~800mA，电源分支线路上的剩余电流动作值定为100~400mA.一般在实际现场，设置剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值，具体地说应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流大值的2倍，且不大于1000mA。电气火灾探测器的报警设定值应考虑配电系统及用电设备的正常泄漏电流。

7 主要设备参数

    中筑兰庭项目电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000/Q、串口服务器Nport5430I、集线器、漏电火灾探测器ARCM200BL-J1、漏电流互感器AKH-0.66L组成。关于仪表和互感器在此就不多做介绍，相关资料可登陆安科瑞https://www.acrel.cn查询。

7.1主要技术参数

7.1.1 电源：

① 额定工作电压AC220V（-15% ～ +10%）

② 备用电源：主电源欠压或停电时，维持监控设备工作时间 ≥4小时

7.1.2 工作制：

24小时工作制

7.1.3 通讯方式：

RS485总线通讯，Modbus-RTU通信协议，传输距离1km，可通过中继器延长通讯传输距离

7.1.4 监控容量：

① 监控设备可监控1024（须定制）个监控单元（探测器）

② 可配接ARCM系列监控探测器

7.1.5 监控报警项目：

① 剩余电流故障（漏电）：故障单元属性（部位、类型）

② 温度报警（超温）： 故障单元属性（部位、类型）

③ 电流故障（过流）： 故障单元属性（部位、类型）

监控报警响应时间： ≤30s

监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m

监控报警光显示：红色LED指示灯，红色光报警信号应保持，直至手动复位

监控报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动

7.1.6 故障报警项目：

① 监控设备与探测器之间的通讯连接线发生断路或短路

② 监控设备主电源欠压或断电

③ 给电池充电的充电器与电池之间的连接线发生断路或短路

故障报警响应时间：≤100s

监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m

监控报警光显示：黄色LED指示灯，黄色光报警信号应保持至故障排除

故障报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动

故障期间，非故障回路的正常工作不受影响

7.1.7 控制输出：

报警控制输出：1组常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

7.1.8 自检项目：

7.1.9 事件记录：

7.1.10 操作分级：

7.1.11 使用环境条件：

项目总结

    Acrel-6000电气火灾监控系统是本公司自主研发的用于接收剩余电流式电气火灾探测器等现场设备信号，以实现对被保护电气线路的报警、监视、控制、管理的运行于计算机的工业级硬件/软件系统。本系统应用于大型商场、生活小区、生产基础、办公大楼、商场酒店等区域的消防控制中心，对分散在建筑内的探测器进行遥测、遥控、遥信，方便实现监控与管理。