淺談智能電氣火災監(jiān)控在建筑防火中的應用及產(chǎn)品選型

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

王曉昭

摘要：在開展建筑防火工作時，為充分發(fā)揮電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的運行優(yōu)勢與作用，應靈活運用相關探測器技術，如剩余電流式、測溫式、故障電弧等。為實現(xiàn)電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)運行的預期目標，在系統(tǒng)設計時，可突出以下設計要點，如組成方式設計、探測器位置設計、主機位置設計、報警閾值設計、監(jiān)控系統(tǒng)的運行等。

關鍵詞：電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)；實際應用；關鍵技術；系統(tǒng)設計

0 引言

為筑牢建筑工程運行安全基石，有效規(guī)避電氣火災事故，要高度重視建筑防火工作。在開展建筑消防預警工作時，應當積極推動電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)建構(gòu)，契合建筑防火工作要求，選擇相適宜的探測器技術，打造安全可靠的建筑電氣火災監(jiān)控預警系統(tǒng)，對電氣火災險情與隱患進行主動識別，及時發(fā)出相關預警，*一時間對其進行有效處置。

1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中的關鍵技術

1.1 剩余電流式探測器技術

剩余電流主要是指低壓配電線路中電流的矢量和不為零的電流。在電氣設備出現(xiàn)了電氣事故的瞬間，電流將從帶電體或人體傳導至大地，此時配電線路進出電流會出現(xiàn)差值，而瞬間電流的矢量和，即漏電電流。一般情況下，建筑電氣系統(tǒng)中出現(xiàn)剩余電流，主要有以下幾種原因：建筑工程電氣施工作業(yè)時，主體預埋電管沒有對內(nèi)壁毛刺進行有效清除，從而導致管內(nèi)穿線刮傷了線纜外皮，增加了漏電風險；管線使用時間太久，在管線老化后，出現(xiàn)漏電情況；用戶隨意增加負荷，從而導致線纜長期負荷過熱，加速了線纜老化，在線纜失效后出現(xiàn)漏電情況。

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)運行時，可基于剩余電流互感器，對配電線路中的剩余電流進行監(jiān)測，從而判斷配電設備的電氣事故。圖1為剩余電流式探測器的技術運行原理。

在電氣系統(tǒng)配電回路主開關閉合時，配電回路中的A、B、C三相線路中對應的Ia、Ｉb、Ｉc電流以及中性N的In電流，將穿過剩余電流互感器的鐵芯線圈。當電氣線路處于正常運行狀態(tài)時，Ia、Ｉb、Ｉc矢量和為0，此時毫安電流表無法檢測出電流Ｉd。

圖1 剩余電流式探測器的監(jiān)測原理

若配電回路中出現(xiàn)電氣故障，出現(xiàn)了漏電情況，此時交流毫安表檢測出的電流矢量和將不再是0，而剩余電流互感器也會感應到相應的漏電電流。通過對檢測值與標準值進行比較，工作人員可以判讀出電氣設備的運行情況。若兩者出現(xiàn)一定偏差，剩余電流式探測器會發(fā)出相應的預警信號，并快速切斷故障線路，避免對電氣設備造成更為嚴重的影響，等待檢修人員排除電氣設備的運行安全隱患。

為充分發(fā)揮剩余電流式探測器技術的應用優(yōu)勢，技術人員在設計探測器的布點與安裝方案時，應當基于《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》中的相關規(guī)定，以保證施工設計方案的嚴謹性與可行性。為保證剩余電流保護裝置能夠發(fā)揮出*大應用優(yōu)勢與作用，設計人員要須預先設定保護動作值、響應時間、作用區(qū)域等，從而有效控制停電影響范圍，避免影響到更多用戶的正常用電。為保證探測器布點的科學性與合理性，要深入了解建筑工程系統(tǒng)圖、平面圖、電氣分布情況、配電箱與配電柜的排布情況，從而對設計方案進行合理優(yōu)化和完善。

1.2 測溫式探測器技術

電氣設備過熱是電氣火災事故發(fā)生的一大原因。為此，在建筑防火時，應當合理運用測溫式探測器技術，對電氣設備過熱故障進行主動預防。通過對常用測溫式探測器技術應用進行分析可知，主要有點式測溫、線式測溫、面式測溫等。

在實際應用測溫式探測器時，*點要對以下相關電氣設備，如配電柜、配電箱、配電線路等開展過熱監(jiān)測。一旦相關電氣設備的溫度超出設定閾值，系統(tǒng)則會發(fā)出預警，從而實現(xiàn)對電氣火災事故的有效防范。鑒于該技術應用的特殊性，探測器運行時，只能針對特定區(qū)域電氣設備進行監(jiān)測。

工作人員在應用點式測溫探測器技術時，為充分發(fā)揮該技術的應用優(yōu)勢，可在*級或二級配電柜、配電箱內(nèi)部的配電設備處進行安裝，從而對相關電氣設備運行情況進行監(jiān)測。部分設計人員將其設置于配電箱或配電柜的頂端，對整體的溫度變化進行監(jiān)測；若部分電氣線路容易出現(xiàn)過熱故障，可針對電氣線路配置探測器，以保證溫度式探測器監(jiān)測工作開展的有效性。

在應用線式測溫探測器時，鑒于該類探測器運行的特性，工作人員應主要將其設置在地下電纜、豎井、橋架等位置，從而實現(xiàn)對敷設線纜的運行溫度進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)線纜過熱故障，并采取有效的解決措施。

工作人員若選擇面式溫度探測器，則主要是基于紅外測溫技術支持，從而了解目標物體對外產(chǎn)生的輻射紅外能量，*準可靠測定物體溫度。紅外熱像儀實際運行時，其主要是由多個紅外探測傳感器組成，該類探測器的性能相對較高，但成本也比較高。在建筑防火安全等級較高場所，可運用該種溫度探測器技術。

1.3 故障電弧式探測器技術

圖2為故障電弧式探測器。在建筑電氣設備運行過程中，設備的接觸不良、短路等問題會誘發(fā)電氣火災事故。多數(shù)短路故障可借助配電系統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)進行解決，但部分短路故障會產(chǎn)生故障電弧，從而增加電氣火災發(fā)生率。

圖2 故障電弧探測器

在實際安裝建筑電氣設備時，由于出現(xiàn)短路故障電弧的線路阻抗，對短路電流產(chǎn)生一定限制，使斷路器不能達到預定的動作條件，影響繼電保護系統(tǒng)的正常運行。通過對該種故障進行分析可知，其故障危害性相對較大，因為在故障電弧的影響下，可能使配電線路的絕緣物質(zhì)發(fā)生碳化、起火情況，并在局部快速燃燒，引發(fā)嚴重的電氣火災事故。

通過科學合理配置故障電弧探測器，可以對短路故障電弧進行有效監(jiān)測預警。工作人員可將故障電弧探測器接入電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，從而對電壓、電流、故障電弧等相關數(shù)據(jù)進行匯總分析，一旦監(jiān)測值超出設定閾值，會發(fā)出預警信息，由專業(yè)工作人員排除隱患，保證電氣設備線路運行的安全性與可靠性。由此可見，在監(jiān)控建筑電氣火災時，靈活運用故障電弧探測器技術，可彌補監(jiān)控系統(tǒng)的運行不足，提升電氣火災預警工作的整體效能 。

2 建筑電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案

2.1 組成方式設計

（1）可根據(jù)不同項目的負荷特點，對多種電氣火災探測器進行組合。當照明負荷系統(tǒng)運行時，為完成相應的電氣火災監(jiān)控，可以采取測溫式探測器與故障探測器相結(jié)合的方式，而當動力負荷系統(tǒng)運行時，則可以采取測溫式探測器與剩余電流探測器進行結(jié)合的方式。

（2）若電氣火災監(jiān)控點數(shù)不超過八個小時，可不用設計相應的主機。技術人員可采取獨立式監(jiān)控器，將其接入到監(jiān)控系統(tǒng)，從而完成對目標電氣設備的監(jiān)控。

（3）在對回路中的溫度與故障電弧進行監(jiān)測時，可將故障電弧探測器、測溫式探測器、監(jiān)控器、系統(tǒng)主機進行有機結(jié)合。

（4）在對建筑電氣系統(tǒng)回路中的剩余電流與溫度開展監(jiān)測時，可將測溫式探測器、剩余電流式探測器、監(jiān)控器、 系統(tǒng)主機等進行集成。

2.2 探測器位置設計

為使相關探測器發(fā)揮出一定的應用優(yōu)勢與價值，應對探測器的位置進行合理控制。在設計探測器位置時，應當進行綜合考慮，以保證火災監(jiān)控系統(tǒng)可發(fā)揮出應有的作用。如將探測器安裝在配電室的低壓柜出線相關位置，確保成本*低。但是該種監(jiān)控方式只能對漏電故障

進行監(jiān)測，并無法預測出高溫故障，不能實現(xiàn)對電氣火災隱患的*面監(jiān)控。

若將相關探測器安裝在樓層的配電箱位置，可以*準定位出具體樓層的漏洞故障與高溫隱患，但該種技術方案無法檢測出具體支路故障，不能明確配電室到豎井間哪個區(qū)域出現(xiàn)了漏電故障。

若將探測器安裝在配電箱，能夠*準診斷出回路中的漏電故障，并對高溫隱患進行預警，但是該種方式仍舊無法判斷出配電室到豎井間哪個區(qū)域出現(xiàn)了漏電故障。

若在末端配電箱、配電室低壓柜出線、樓層配電箱等不同位置均安裝探測器，則可以形成分級保護效果，但是電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的整體建設運行成本相對較高。為兼顧可靠性與經(jīng)濟性，在實際設計建筑電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的探測器位置時，設計人員可根據(jù)建筑電氣設備運行實際情況，對不同的安裝方案進行組合，從而達到預期的火災監(jiān)控效果。

2.3 主機位置設計

建筑電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)屬于火警系統(tǒng)的重要組成部分之一。為此，在設計監(jiān)控系統(tǒng)主機位置時，可以將其安裝在消防控制室內(nèi)。因為消防控制室二十四小時有人值班，可*一時間發(fā)現(xiàn)報警信息，并采取對應解決措施，避免出現(xiàn)嚴重的電氣火災事故。與此同時，技術人員在設計主機位置時，應當選擇合適的合作廠家，采購配套的電氣監(jiān)控系統(tǒng)組成設備，如傳感器、探測器等，保證相關設備按照相同的技術規(guī)程運行，為后續(xù)電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)運行提供有力支持。

2.4 報警閾值設計

為使建筑電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮出一定的運行成效，要科學合理設計系統(tǒng)報警閾值。一般情況下，在設計系統(tǒng)回路中的剩余電流動作報警閾值時，可設置為300毫安，而設計溫度報警閾值時，可根據(jù)電纜的*高耐溫性能，設定為*高溫度的70％—80％之間。

2.5 監(jiān)控系統(tǒng)運行

建筑電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)實際運行時，可完成可視化監(jiān)控管理與集中管理。通過對建筑物內(nèi)部的監(jiān)控器、探測器數(shù)據(jù)進行采集分析，從而實現(xiàn)遙控、遙測操作，保證電氣設備運行的安全性與可靠性。一旦建筑物現(xiàn)場配電線路的相關指標達到預警閾值，系統(tǒng)則會發(fā)出相關預警信號，并在主機報警界面顯示出具體的報警位置，便于工作人員采取有效的解決措施，排除電氣火災隱患，提升建筑物運行的整體安全系數(shù)。

3 安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 概述

Acre1-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng)，已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的消防電子產(chǎn)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(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。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，實現(xiàn)對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯(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)管理云平臺或火災自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。

3.2 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(yè)、國家*點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域。

3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4 系統(tǒng)功能

監(jiān)控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發(fā)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(xiàn)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。

當被監(jiān)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。

通訊故障報警：當監(jiān)控設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，監(jiān)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(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設備也發(fā)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。

當發(fā)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(shù)據(jù)庫中，當報警解除、排除故障時，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。

3.5 配置方案

4 結(jié)束語

綜上所述，以建筑防火工作為例，*點闡述了建筑電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)包含的核心技術以及系統(tǒng)設計的主要步驟，旨在說明建筑電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)建構(gòu)的迫切性與必要性。在現(xiàn)代建筑物運行過程中，由于電氣設備紛繁復雜、種類多樣，使電氣火災隱患增加。為保證建筑物的整體安全，要充分發(fā)揮電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的運行價值，實現(xiàn)科學預警，從而主動排除并解決電氣設備運行的安全隱患。

參考文獻

[1]王玉超 .電氣火災監(jiān)控在建筑防火中的應用研究 .

[2]彭天海，陳羽，楊帆，等．高層建筑電氣火災監(jiān)控終端信息模型［Ｊ］．

[3]吳穹．電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用［Ｊ］．

[4]張應騰，常立強．減少剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)誤報警研究［Ｊ］．

[5]費海新．電氣火災監(jiān)控在建筑防火中的應用研究 ［Ｊ］．

[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版.

作者簡介：

王曉昭，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和應用。Email：2881068609@qq.com，手機：18702112137