缪建梅
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定
摘要 ：安科瑞剩余电流式电气火灾监控系统通过ARCM剩余电流式电气火灾监控装置，对商场、宾馆、机场、银行、医院、铁路等建筑低压配电系统进行电气火灾监控。本文通过对鹰潭、弋阳、玉山、东乡高铁站电气火灾监控系统项目的介绍，重点阐述Acrel-6000电气火灾监控系统所实现的功能及其重要意义。
关键词： 火灾探测器；电气火灾；高铁站；铁路
0、前言
近10年来，我国发生电气火灾高居火灾事故总数的首位。根据公安部消防局火灾数据统计，2007年共发生火灾15.9万起（不含森林、草原、军队、矿井地下部分火灾，下同），从引发火灾的直接原因看，电气引起火灾最多，共45703起，占总数的28.8%；2008年共发生火灾13.3万起，电线短路、超负荷、电器设备故障等电气原因引发火灾4万起，占总数的30.1%，比重比2007年提高1.3个百分点。电气火灾事故所占比例逐年增高，令人堪忧。对于严峻的电气火灾形势，早期预测、预警、预报则成消防工作的重中之重，从源头上杜绝电气火灾的发生成了关注的焦点。预防和有效遏制电气火灾的任务已经迫在眉睫。国家有关部门相继制订或修改了有关标准规范，要求在建筑中设置电气火灾监控报警系统。
本文根据电气火灾监控系统的新标准（GB14827-2014），以鹰潭、弋阳、玉山、东乡高铁站漏电火灾监控系统为例，介绍Acrel-6000电气火灾监控系统在高铁站及大型公共场所的应用。
1、项目简介
鹰潭、弋阳、玉山、东乡高铁站是沪昆铁路江西境内的4座重点高铁站，本项目主要对新建鹰潭、弋阳、玉山、东乡高铁站配电区域各用电回路因漏电及由于漏电可能引起火灾进行预报和监控，准确监控电气线路的故障和异常状态，发现电气火灾的火灾隐患，及时报警提醒人员去消除这些隐患。帮助高铁站提高安全系数，节约人工成本。
系统通过探测现场各用电回路漏电电流、过电流、超温度等信号，已声光报警的方式，准确提醒工作人员线路故障的位置，监视故障点的变化。储存各种故障和操作试验信号，显示系统电源状态有效预防常见的因漏电所引起的建筑物电气火灾事故，保证人民生命财产安全。
2、参考标准
剩余电流式电气火灾监控系统符合中华人民共和国国家标准GB14287.1-2014 《电气火灾监控系统 第1部分：电气火灾监控设备》。
3、系统的基本组成及工作原理
3.1 基本组成部分
根据国家标准GB14287-2014《电气火灾监控系统》以及相关规范《电气火灾监控系统的设计方法》，电气火灾监控系统的基本组成应包括：电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器等三个最基本产品种类所组成。其中，剩余电流式电气火灾监控探测器又由监控探测器和剩余电流互感器所组成；测温式电气火灾监控探测器由监控探测器和测温传感器所组成。
剩余电流式电气火灾监控系统采用分层分布式结构，由站控管理层、网络通讯层和现场设备层组成。系统拓扑图如下图所示：各电气火灾监控探测器通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器，然后通过五类线TCP/TP协议进入监控主机。
1）现场设备层主要是连接网络中用于漏电及温度信号采集测量的各类型的仪表和保护装置等，也是构建该监控系统必要的基本组成元素。不仅肩负着采集数据的重任，同时也是执行后台控制命令的终端元件
2）通讯控制层主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁，不同的接口转换器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太网等各种接口，组网方式灵活，支持点对点的通讯、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。通讯服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令，并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作，如电压/电流等电参量、输入开关量状态、修改仪表内部参数或各种控制继电器断开/闭合的操作命令等；接口转换器件则是由于现场仪表或其它系列的装置与上位机的通讯接口存在差异，需要进行转换方可进行数据交换。
3）管理测控层是针对监控网络的管理人员。该层直接面向用户。该层也是系统的最上层部分，主要是由电气火灾监控系统软件和必要的硬件设备如计算机、人机界面、打印机、UPS等。其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作。
3.2 工作原理
其基本原理是，当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头(如剩余电流互感器、温度传感器等)利用电磁场感应原理、温度效应的变化对该信息进行采集，并输送到监控探测器里，经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到事故现场进行检查处理，并将报警信息发送到集中控制台。
3.3 监控系统的设计安装及布线设计
电气火灾监控设备以及系统的报警信号，应设在消防控制室或有人值班的场所。主机电源应取自控制中心的消防供电(AC220V)。 各监控探测器采用现场供电，电源接入点应在该级断路器的上端。
1）配电柜内部形式的安装设计
本工程为新建工程，所有监控探测器均安装于变电所内配电柜内，采用嵌入式安装，安装于配电柜面板上。工作人员可以通过面板按钮查看各回路漏及温度信息。剩余电流互感器安套在A、B、C三相电源线及N线上，PE线不得穿过互感器，固定牢靠，探测器与互感器之间的连线应该采用屏蔽导线；温度传感器为一热敏电阻ＮＴＣ，可以提供-10-120℃的温度基准，热敏电阻可以通过导线连接至漏电火灾监控探测器。
2）整个漏电火灾监控系统的安装设计
现场每个漏电监控探测器均带有485通讯接口，需通过屏蔽双绞线将现场所有探测器以手拉手的方式串联起来，连接时应注意，每条485总线连接数量不超过32个，且在20个左右为宜。安装走线时，应注意强弱电走线分开，导线应采用阻燃屏蔽双绞线建议线径不小于1.0mm2，屏蔽线屏蔽层应良好接地，每条总线末端应增加一个100欧姆左右的匹配电阻。配线整齐，绑扎成束，穿线可用阻燃PVC管、金属管及金属线槽。在穿管、线槽后，应将管口、槽口封堵。
3.4 产品的选择与介绍
本工程在配电柜现场均安装ARCM200系列剩余电流监控探测器及AKH-0.66/L型剩余电流互感器。在车站消费控制室配置AcrelAcrel-6000/B50壁挂式电气火灾监控系统。
ARCM200系列电气火灾监控探测器是智能型探测器产品，符合GB 14287─2014。该产品既可以大量的联机使用，也可以独立式使用（具有漏电/过流/温度的检测和报警功能，另有可选功能：报警时能自动切断被监控电路，即具有继电器输出功能）。它集电气火灾监控探测及报警功能于一体，具有高智能化、功能齐全、性能可靠、迷你设计、外形美观、设定简单、仪表式安装等特点。是令人耳目一新的全新思路设计的结晶，是对防范电气火灾事故的又一新贡献。
电气火灾监控探测器（以下简称“监控探测器”）由剩余电流互感器、温度传感器和监控报警器组成，当被保护线路中的剩余电流互感器（以下简称“互感器”）探测到的剩余电流超过监控报警器的预设定值或温度传感器探测到的温度超出预设定值时，监控报警器经分析、确认后发出声光报警信号和控制信号。监控报警器能显示报警线路漏电流大小，传感器温度等。当监控报警器有报警信息时，启动继电器。并可以直接显示探测电流值和温度值，无需占用大的设备场地，节省消防设备成本，节约电力能源，监控探测器采用仪表安装方式。
Acrel-6000系列监控设备是整个电气火灾监控的最顶端，可连接多台ARCM系列探测器，组成一套功能齐全的电气火灾监控系统，具有声光报警功能，并同步显示报警回路，其报警信息可以保存12个月以上，后备不间断电源可以保证市电失电后连续运行4小时以上，监控系统分为壁挂式、琴台式和柜体式3种，有效通讯距离可达1200多米，多台设备之间或者设备和其他系统如报警与消防联动系统、电力监控系统等可进行数据交换。并且该系列监控设备具备自检功能，从硬件、软件、通讯线路、电源各个方面进行系统自检，以随时掌握系统产品运行状态，保证系统运行的可靠性。
3．5 漏电火灾监控设备Acrel-6000/B
本套上位机软件Acrel-6000/B电气火灾系统。主要有以下功能特点：
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
工作制：24小时工作制
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
监控容量：
① 监控设备最高可监控200个监控单元（探测器）
② 可配接ARCM系列监控探测器
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
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
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
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
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
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
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
4 、结束语
随着智能建筑的发展及电力的广泛应用，人们对安全的意识认识越来越高。公共建筑安装漏电火灾系统是智能化建设的必然趋势。电气火灾系统有利于发现安全隐患，及时处理安全隐患，将火灾防患与未然有着重要的意义。本系统自鹰潭、弋阳、玉山、东乡高铁站投入运行以来，发现和整改了多出隐患，大大提高了工作人员的工作效率，保证了高铁站日常工作的稳定有序的进行，确保了广大旅客的出行安全，并为高铁站的消防管理提供了科学的依据。
参考文献
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
[2].吴恩远 周中 电气火灾监控系统设计与应用图集 2012. 8
作者简介
缪建梅，女，本科。任职单位：现任职于安科瑞电气股份有限公司，联系电话：021-59104833，手机：18702112007，QQ：2880157864，网址：http://it.acrel.cn