Acrel-6000电气火灾监控系统在内蒙古农业大学工科实验楼的应用

安科瑞 华梅超 

关键词： 公共建筑；电气火灾；内蒙古农业大学；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**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。

    公共建筑电气火灾预防主要难点有以下几个方面：

    0.1 配电系统的电缆一般都在桥架内，当线缆老化并发生漏电时，若没有系统的预警，现场管理人员无从查找故障点。

    0.2 电气火灾隐患产生非常隐蔽，无论在时间上还是在空间上都无迹可寻。

    0.3 本建筑性质为公共建筑，对配电系统的稳定可靠性、配电系统**性要求都很高，电气火灾隐患的预防就显得十分重要。

    针对以上几个方面，安科瑞电气股份有限公司以其自主研发的ARCM系列电气火灾监控探测器为基础，通过对RS485总线技术、终端微机软件显示技术的集成，研发了安科瑞Acrel-6000/B电气火灾监控系统。本系统后台在显示各个探测点位数据的同时，还提供越限声光报警、人性化的界面等功能。本系统实现了配电系统的24小时无人实时监控，减少了人力成本，提高了电气火灾隐患的排除效率。

    本文就电气火灾系统在内蒙古农业大学工科实验楼项目中的应用，简单介绍安科瑞Acrel-6000/B电气火灾系统的实际应用和其实际意义。

1. 项目概况

    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，本工程所有照明、动力配电系统均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消防控制室。系统在各个楼层竖井配电箱的进线设置漏电火灾探测器，对该处的漏电电流进行监控，当探测到配电回路漏电电流大于300mA、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，本项目中选用的安科瑞Acrel-6000/B电气火灾系统的设计参照的标准主要有：

    2.1 GB50045-95(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》，其中在条文9.5.1里规定:高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。

    2.2 国家标准《建筑电气火灾预防要求和检测方法》有关条文也明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器。

    2.3 电气火灾监控系统的产品应满足:GB14287.1-2005《电气火灾监控设备》、 GB14287.2-2005《剩余电流式电气火灾监控探测器》、GB14287.3-2005《测温式电气火灾监控探测器》

    2.4 电气火灾监控系统的安装和运行应满足GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》

    2.5 电气火灾监控系统的供电应满足GB50052《供配电系统设计规范》的要求

    2.6 电气火灾监控系统的设计应满足《电气火灾监控系统的设计方法》的要求(暂行规定)

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柜。

    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，每根总线的仪表数量在50只以内。

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导轨式电气火灾探测器ARCM300-J1，通过导轨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。

    ARCM系列剩余电流式电气火灾监控探测器，是针对 0.4kV 以下的TT、TN 系统设计的，通过对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理，从而预防电气火灾的发生，并实现了对多种电力参数的实时监测,为能耗管理提供数据。产品采用*的微控制器技术，集成度高，体积小巧，安装方便，集智能化，数字化，网络化于一身，是建筑电气火灾预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。产品符合 GB14287.2-2005《电气火灾监控系统 第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》的标准要求。

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 终端探测器选用导轨式电气火灾探测器，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。

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。

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

    内蒙古农业大学工科实验楼项目电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000/B、漏电火灾探测器ARCM300-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���，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

8. 项目总结

    本项目实施过程中，我方协助施工单位，对部分进线回路漏电流隐患的排除。其中漏电流过大主要是因为部分回路零线连接至地线上的缘故。

    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。