龔永波
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：主要介紹了電氣火災(zāi)的主要原因、幾種電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成和設(shè)立意義。參照各規(guī)范，討論了宜設(shè)立電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的場所。該系統(tǒng)的設(shè)立可大大減少電氣火災(zāi)事故的發(fā)生，對保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。
關(guān)鍵詞:電氣火災(zāi)；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)
0.引言
隨著我國的現(xiàn)代化建設(shè)，電能給社會生產(chǎn)和人們生活帶來方便的同時(shí)，也在不同程度上帶來了火災(zāi)隱患。當(dāng)今，我國用電量劇增，電力電纜老化或到達(dá)使用壽命，以及各種不規(guī)范施工造成線路和裝置的絕緣性能下降，再加上原始設(shè)計(jì)載荷能力限制，造成我國電氣火災(zāi)形勢格外嚴(yán)峻，嚴(yán)重威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年電氣原因引起火災(zāi)共46247起，占火災(zāi)總數(shù)28.3%;2008年電氣原因引發(fā)火災(zāi)40000起，占火災(zāi)總數(shù)29.7%;2009年電氣原因引起的火災(zāi)共39102起，占火災(zāi)總數(shù)的30.2%;2010年電氣原因引起的火災(zāi)共41237起，占火災(zāi)總數(shù)的31.1%。從近幾年發(fā)生的電氣火災(zāi)來看，無論在次數(shù)還是造成的損失上，都占已調(diào)查火災(zāi)總數(shù)的30%左右，處于各種火災(zāi)原因的**。由此可見，電氣火災(zāi)在當(dāng)前已成為各種火災(zāi)中的主要災(zāi)害源，且呈現(xiàn)居高不下、逐年增高的趨勢。
1.重、特大電氣火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
1.1電氣火災(zāi)場所分布
電氣火災(zāi)場所分布圖如圖1所示。由圖1分析可知，工廠發(fā)生火災(zāi)的比例*大，商業(yè)建筑可能性次之，住宅、賓館、寫字樓及其他場所概率基本在10%左右。因此，應(yīng)將工廠、商業(yè)建筑、住宅作為電氣火災(zāi)的重點(diǎn)設(shè)防對象。
1.2電氣火災(zāi)起火部位
電氣火災(zāi)起火部位分布圖如圖2所示。由圖2分析可知，電氣火災(zāi)*可能發(fā)生于電氣系統(tǒng)的以下部位：電氣線路、用電設(shè)備、電氣設(shè)備及其他部位。
電氣線路主要由載流導(dǎo)體、絕緣材料組成。電氣設(shè)備組要有能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、接通及斷開電路的電器、控制及保護(hù)電路的電器、接地裝置等。
由以上分析可知，電氣線路年久老化、不規(guī)范施工等*容易導(dǎo)致電氣火災(zāi)；用電設(shè)備導(dǎo)致的電氣火災(zāi)概率次之。電氣設(shè)備變電所、變電房，且一般有專人管理，火災(zāi)概率僅占10%左右。電氣火災(zāi)中的防火重點(diǎn)主要集中在電氣線路和用電設(shè)備兩大方面，尤其要以電氣線路防范為主，同時(shí)以加強(qiáng)用電設(shè)備的安全使用管理為輔，才能避免多數(shù)的電氣火災(zāi)。
起火原因主要分為突發(fā)性故障和漸變性故障兩種，具體組成如圖3所示。
突發(fā)性故障引發(fā)的電氣火災(zāi)有短路和雷擊，其中52%的短路中相間短路占26%,金屬接地性短路占26%,金屬接地性短路是漏電的結(jié)果。突變性故障主要由配電系統(tǒng)功能解決，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為輔助性控制手段，輔助控制突變性故障引發(fā)電氣火災(zāi)的可能。漸變性故障引發(fā)的電氣火災(zāi)有過熱、接觸不良、過負(fù)荷、電氣故障、漏電。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)解決漸變性故障的監(jiān)視，即減少電氣火災(zāi)誘發(fā)因素，建立預(yù)警及控制。
2.電氣火災(zāi)起因分析
2.1剩余電流與配電系統(tǒng)容量及特性關(guān)系
1)自然泄漏的剩余電流與配電系統(tǒng)容量無直接相關(guān)性。
2)自然泄漏的剩余電流與配電系統(tǒng)特性直接相關(guān)。
3)在時(shí)間進(jìn)程中，隨著絕緣材料老化，自然泄漏的剩余電流有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢。
4)在日后變化中，剩余電流還與用電設(shè)備的擴(kuò)展密切相關(guān)。
5)剩余電流發(fā)展的狀態(tài)就是接地性短路故障。
平均分布式剩余電流非真正的火災(zāi)隱患，點(diǎn)熱積聚效應(yīng)式剩余電流才是真正的火災(zāi)隱患。
2.2電氣線路及設(shè)備長期過負(fù)荷及過熱影響因素
電氣線路及設(shè)備長期過負(fù)荷及過熱影響因素如下：
1)設(shè)計(jì)線路的載流量取值偏大。
2)原則上線路長期標(biāo)定過流電流受斷路器中熱脫扣限制。
3)中性線的過熱。
4)電氣設(shè)備的過熱溫升。
通過對電氣火災(zāi)的兩大起因分析，可得出以下結(jié)論：要預(yù)防電氣火災(zāi)，*關(guān)鍵的問題是要了解監(jiān)控系統(tǒng)中的剩余電流的大小，以及電氣線路和設(shè)備的過熱溫升情況。
電氣火災(zāi)監(jiān)視與控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對電氣系統(tǒng)剩余電流以及線路、設(shè)備過熱進(jìn)行監(jiān)控的解決方案。當(dāng)剩余電流突然變大或相關(guān)線路設(shè)備溫）升超限的情況下，就會警示電氣系統(tǒng)可能出現(xiàn)問題，并發(fā)出警報(bào)，管理人員就可及早派出專業(yè)人員對系統(tǒng)標(biāo)示出的區(qū)域進(jìn)行巡檢排除隱患，避免電氣故障引發(fā)電氣火災(zāi)。
3.電氣火災(zāi)監(jiān)視與控制系統(tǒng)
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的六大目標(biāo)功能為剩余電流、線路溫升、電動機(jī)及大型用電設(shè)備溫升、配電箱(柜)溫升、中性線斷線和脫扣控制。
下面例舉幾種不同形式的系統(tǒng)：獨(dú)立式電氣系統(tǒng)、多線制電氣系統(tǒng)、總線式電氣系統(tǒng)，其組成及原理框圖如圖4至圖6所示。
4.安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
4．1概述
Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)中心的消防電子產(chǎn)品試驗(yàn)認(rèn)證，并且均通過嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗(yàn)，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運(yùn)行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)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(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報(bào)警，當(dāng)必要時(shí)還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標(biāo)的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。
4．2應(yīng)用場合
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
4．3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4．4系統(tǒng)功能
1)監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警”指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠(yuǎn)程對探測器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報(bào)警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。
2）當(dāng)被監(jiān)測回路報(bào)警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報(bào)警消除后，控制輸出繼電器釋放。
3）通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。
4）當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。
4．5配置方案
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應(yīng)用場合 |
型號 |
產(chǎn)品照片 |
功能 |
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消防控制室 |
Acrel-6000/B |
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適用于1~4條通信總線*多可連接256個(gè)探測器，可適用于壁掛安裝的場所。 |
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Acrel-6000/Q |
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適用于大型組網(wǎng)，壁掛式監(jiān)控主機(jī)數(shù)量較多且需集中查看的場所，主要監(jiān)測壁掛主機(jī)信息。 |
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一、二級 低壓配電 |
ARCM200L-Z2 |
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三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，視在電能、四象限電能計(jì)量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時(shí)鐘，點(diǎn)陣式LCD顯示，2路獨(dú)立RS485/Modbus通訊 |
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ARCM200L-J8 |
8路剩余電流監(jiān)測，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時(shí)鐘，點(diǎn)陣式LCD顯示，1路RS485/Modbus通訊 |
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ARCM300-J1 |
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1路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，1路繼電器輸出，事件記錄，LCD顯示，1路RS485/Modbus通訊 |
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AAFD-□ |
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檢測末端線路的故障電弧，485通訊，導(dǎo)軌式安裝。 |
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ASCP200-□ |
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短路限流保護(hù)、過載保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測，1路RS485通訊，1路GPRS或NB無線通訊，額定電流為0-40A可設(shè)。 |
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短路限流保護(hù)、過載保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測，1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊，額定電流為0-63A可設(shè)。 |
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配套附件 |
AKH-0.66 |
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測量型互感器，采集交流電流信號 |
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AKH-0.66/L |
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剩余電流互感器，采集剩余電流信號 |
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ARCM-NTC |
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溫度傳感器，采集線纜或配電箱體溫度 |
5.結(jié)束語
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)自動報(bào)警控制系統(tǒng)定義的區(qū)別在于：火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)著重于考慮火災(zāi)已發(fā)生的報(bào)警及其處理；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)著重于電氣火災(zāi)發(fā)生前期的隱患先兆預(yù)警。前者是針對廣泛的火災(zāi)類別；后者僅是針對電氣系統(tǒng)的表述。針對電氣火災(zāi)不斷上升的趨勢，采取有效的應(yīng)對措施。隨著祖國現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用電量大幅增加，電氣火災(zāi)事故的發(fā)生居高不下，造成的損失也是不可估量的。綜合考察我國發(fā)生火災(zāi)的趨勢，安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是非常迫切的、必要的。如果能把低壓配電系統(tǒng)中尚未造成火災(zāi)發(fā)生的隱患，事先有效地通過對漏電、溫度的異常變化以及它們可能引起的火災(zāi)進(jìn)行預(yù)報(bào)、監(jiān)控，就能大大地降低火災(zāi)事故的發(fā)生，以保證人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全。
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作者簡介：
龔永波，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機(jī)：18702101301 QQ:2881392115
