Acrel-6000电气火灾监控系统在商住楼项目中的应用

安科瑞 华梅超 

关键词： 公共建筑；电气火灾；商住楼；安科瑞；

1. 项目概况

    商住楼位于天水市麦积区原分路口集贸市场院内。商住楼作为公共建筑，其人员密集度高、对其安用电**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。

    鉴于以上项目情况，为了监控整个配电系统是否存在电气火灾隐患，现须根据本项目的情况设计一套电气火灾监控系统。

    针对本项目的特性，为预防接地故障引起的电气火灾，结合本工程的重要性，本工程在所有楼层的照明、动力配电箱配置漏电火灾报警系统。该系统主要包括系统主机、现场监控器以及数据集中控制器。漏电火灾报警主机设置在酒店一层消防控制室。系统在各个层配电箱的进线设置漏电火灾探测器，对该处的配电箱内温度、回路的漏电流、电压、电流进行监控，当探测到配电回路漏电电流大于300mA、配电箱内温度超过60℃、工作电流超过时限设定的报警值时，即发出声光报警信号，准确报出故障点地址，监视故障点变化，显示其状态，对设备用电回路仅给出报警信号，不切断其电源。

2. 参照标准

    鉴于公共建筑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，国家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

 电气火灾监控系统拓扑图

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，参照的相应的国家标准和规范。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/B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箱。

    本项目的数据总线设计为两根总线，独立的总线便于后期系统的维护，发生漏电流、超温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，总线接入办公楼内的13块ARCM200L-UI漏电流探测器和酒店内的5块ARCM200L-UI漏电流探测器，**根总线接入酒店内的9块ARCM200L-UI漏电流探测器，这两根总线都接入到酒店一层消防控制室的电气火灾监控主机Acrel-6000/B上。

3.3 现场设备层

    本项目中主要是针对楼层配电箱的进线回路安装安科瑞嵌入式电气火灾探测器，通过嵌入式电气火灾探测器实时监控配电回路的漏电流大小来显示整个配电系统的工作状态，此项目选用的是可以监测回路电压、电流、剩余电流、温度的ARCM200L-UI型号剩余电流式电气火灾探测器。

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，���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。本项目的主机选用壁挂式。壁挂式主机界面简洁，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，当剩余电流值越限时能够发出声光报警，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。

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国家标准都有详细的规定。

    依据国家标准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。

6.2 关于电缆温升报警设定参考，根据《电力电缆设计规范》对电缆有关温度的规定

    6.2.1 60℃以上高温场所应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求，选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆100℃以上高温环境宜选用矿物绝缘电缆。高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆。

    6.2.2 电缆持续允许载流量的环境温度应按使用地区的气象温度多年平均值确定，并应符合规定。在户内电缆沟敷设时，环境温度为场所热月的日高温度平均值另加5℃.

    6.2.3 电缆所承受温升与敷设及散热条件有关。

7. 主要设备参数

    商住楼项目电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000/B、漏电火灾探测ARCM200L-UI、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官网http://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1.2km，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：

① 指示灯检查：报警、故障、运行、主电源、备用电源指示灯

② 显示屏检查

③ 音响器件检查

自检耗时 ≤60s

7.1.9 事件记录：

① 记录内容：记录类型、发生时间、探测器编号、区域、故障描述，可存储记录不少于2万条

② 记录查询：根据记录的日期、类型等条件查询

7.1.10 操作分级：

① 日常值班级：实时状态监视、事件记录查询

② 监控操作级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检

③ 系统管理级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检，监控设备系统参数查询、监控设备各模块单独检测、操作员添加与删除

7.1.11 使用环境条件：

① 工作场所：消防控制室内、有人值班的变配电所（配电室）、有人值班的房间内墙壁上

② 工作环境温度：0℃～40℃

③ 工作环境相对湿度：5%～95%RH

④ 海拔高度：≤2500m

8. 项目总结

    本项目实施过程中，我方协助施工单位，指导通讯线缆的铺设，部分进线回路漏电流隐患的排除。

    电气火灾系统的设计，安装，调试，验收的整个过程既是对电气**的一次的检测，也是对用户配电系统管理人员的一次培训，通过项目的实时和系统运用的培训，让本项目的电力系统管理人员能够更加细致的了解本项目配电系统的电气火灾隐患的排除方法，提高其电气火灾防范意识和效率。