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趙斌
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
1 電氣火災的防控形勢
隨著科學技術的發展、人類社會的進步和我國城市化進程的不斷加快，電能的生產和使用量逐年遞增，已成為最主要的能源。隨著人們對安全用電常識了解的逐漸深入，由于不規范用電引發的人身傷害事故逐年遞減，而由電氣故障引發的火災數卻在增加，重特大火災和群死群傷的惡性火災事故時有發生，這與我國火災總數呈逐年遞減的趨勢形成了鮮明的對比。據權威部門統計，2008~2012年全國公安消防部門共統計67.5萬起火災，在查明原因的約62.3萬起火災中，電氣火災約20.8萬起，占33.37%。如2010年吉林市商業大廈、2011年長沙市西娜灣賓館、2011年北京市大興區舊宮鎮出租房、2012年天津市薊縣萊德商廈等電氣火災的發生給人民群眾生命財產安全帶來了嚴重威脅。面對如此嚴峻的電氣火災形勢，如何盡早排除火災隱患，最大限度地避免和減少電氣火災的發生，已成為消防行業火災預防工作的重點、難點和社會關注的焦點問題。
2 電氣火災發生的原因分析
電氣火災主要由于電氣線路或設備短路、過電流、接觸不良、漏電等電氣故障引發。引發電氣火災的電氣故障從其表現形式上看分為：突變型故障和漸變型故障。突變型故障也稱為金屬性短路故障；過電流、接觸不良、漏電等電氣故障一般先是表現為漸變型故障，漸變型故障未得到及時消除，最終將演變為突變型故障。漸變型故障發生后，將以不可逆的態勢向突變型故障發展，在這個過程中直接表現為電能的非正常釋放，即泄漏電流的增大、接線端子等處溫度的升高以及故障電弧的產生，這些因素最終均會導致故障點溫度的升高，尤其是故障電弧產生的上千℃的高溫足可以引燃周圍的可燃物，從而引發火災。
3 電氣火災監控系統
電氣火災監控系統是指當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統。電氣火災監控系統是一種電氣火災預防的手段，是作用于電氣火災發生前的一種實時監控系統，與作用于火災發生后的“火災自動報警系統”在承擔任務、功能和采取的技術手段等方面均是不同的，兩者不能混淆和取代。
“ARCM”電氣火災監控系統是由安科瑞電氣股份有限公司自主研發和生產的，包括Acrel-6000電氣火災監控系統軟件及ARCM系列電氣火災監控探測器組成。它是一種應用于民用建筑和工業建筑雙重領域的新一代電氣火災監控產品，具有超早期、高智能、小型化、多功能、高可靠性、簡單實用等特點。該裝置是結合多年來該公司在國內外工業領域及民用建筑領域得系統集成項目中所積累下的大量寶貴經驗研制而成的。該監控設備采用工業計算機進行設計研制，具有良好的可靠性，同時優化了人機交互功能，使整個系統易于安裝、調試及維護，主機采用總線制數據傳輸方式，配接剩余電流式電氣火災監控探測器，組成大容量電氣火災監控系統，適用于高層建筑和各種工業場所的早期電氣火災實時監控及預防。
3.1系統的基本組成及工作原理
1）基本組成
Acrel-6000電氣火災監控系統采用分層分布、開放式結構設計，由站控管理層、網絡通訊層和現場設備層組成。各電氣火災監控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，然后通過五類線TCP/TP協議進入工業交換機，然后通過光纜到達監控主機。
a)現場設備層主要是連接網絡中用于電參量采集測量的各類型的儀表和保護裝置等，也是構建該監控系統必要的基本組成元素。監控設備能接收來自電氣火災監控探測器的報警信號，發出聲光報警信號和控制信號，指示報警部位，記錄并保存報警信息，是系統的管理中心。不僅肩負著采集數據的重任，同時也是執行后臺控制命令的終端元件。監控設備具有主、備電源自動切換功能，保證系統的穩定性。
b）通訊控制層主要是由通訊服務器、接口轉換器件及總線網絡等組成。該層是數據信息交換的橋梁，不同的接口轉換器件提供了RS485及以太網等各種接口，組網方式靈活，支持點對點的通訊、現場總線網絡、以太網等類型的組態網絡。通訊服務器主要用于直接對現場儀器儀表轉達上位機的各種控制命令，并負責對現場儀器儀表回送的數據信息進行采集、分類和存儲等工作，如電壓/電流等電參量、輸入開關量狀態、修改儀表內部參數或各種控制繼電器斷開/閉合的操作命令等；
c）管理測控層是針對監控網絡的管理人員，該層直接面向用戶。該層也是系統的最上層部分，主要是由電氣火災監控系統軟件和必要的硬件設備如計算機、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數據傳輸協議讀取前置機采集的現場各類數據信息，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發送并檢測操作的執行狀況，以保證供用電單位的正常工作。
2）工作原理
其基本原理是，當電氣設備中的電流、溫度等參數發生異常或突變時，終端探測頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)利用電磁場感應原理、溫度效應的變化對該信息進行采集，并輸送到監控探測器里，經放大、A/D轉換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發出報警信號，同時也輸送到監控設備中，再經監控設備進一步識別、判定，當確認可能會發生火災時，監控主機發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據以上顯示的信息，迅速到事故現場進行檢查處理，并將報警信息發送到集中控制臺。
3.2系統的設計及典型組網方案示意圖
（ａ）大型建筑群組網方案
大型建筑群，樓層高，多棟樓體分散。采用Acrel-6000/Q電氣火災監控設備+ACREL6000/B電氣火災監控設備+電氣火災監控探測器三層結構組網模式，便于區域化管理，采用RS-485網絡通信，以太網通信，以太網通信，滿足了通信實時性高的要求。
（b）大型單體建筑組網方案
大型單體建筑，采用Acrel-6000/Q電氣火災監控設備+電氣火災監控探測器兩層建構組網模式，檢測管理功能全面，性價比高，采用RS-485網絡，通信介質采用屏蔽雙絞線，滿足了通信實時性高的要求。
（c）中型建筑組網方案
中型單體建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災監控設備+電氣火災監控探測器兩層結構組網模式，造價經濟，性價比高，采用RS-485網絡，滿足了通信實時性高的要求。
（d）小型建筑電氣火災監控系統
小型建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災監控設備進行監控，造價經濟，性價比高。
4 合理設置電氣火災監控系統，有效預防電氣火災
工程實踐結果表明，電氣火災監控系統的合理應用在一定程度上減少了電氣火災的發生幾率，但是目前在電氣火災監控系統的工程應用環節尚存在一定的誤區。
4.1避免剩余電流監控探測器功能的擴大化
通過對電氣火災發生原因的分析可以看出，由于漏電產生的火災在電氣火災總數中所占的比例并不是很高，且工程實踐表明新建電氣系統的漏電主要是由于電氣設備介電強度不夠、選用的電線電纜的絕緣性能不達標、電氣線路施工錯誤或不規范造成的，故在工程中設置剩余電流式電氣火災監控探測器，在很大程度上可以發現、處理電氣系統設施過程存在的問題。照理說電氣火氣監控系統調控完畢并正常運行，電氣系統施工過程中存在的問題也就基本解決完了，一些火災隱患也就隨之消除了，但就我國目前電氣系統的施工水平和現狀而言，上述這些問題在短時間往往很難有效解決，所以從保障電氣系統施工質量的角度考利設置剩余電流式電氣火災監控探測器又有一定的必要性。因此建議在新建的工程項目中，應本著在低壓配電系統首段設置的原則，盡量減少剩余電流式電氣火災監控探測器的使用數量。同時將主要精力放在如何確保提高選用電氣設備介電強度、從而從根本上消除該類電氣火災隱患。
通過對電氣火災事故的分析，漏電引發的電氣火災多發于投入使用多年的老建筑中，隨著使用年限的增加，建筑中使用電線電纜的絕緣性能已經下降，漏電引發火災的幾率大大增加，對于這樣的建筑可以適當增加剩余電流式電氣火災監控探測器的設置數量，從而有效地監測電氣系統的漏電故障。
4.2應加強電弧式電氣火災監控探測器的工程應用
通過對電氣火災最終的火災成因分析可見，不論哪種電氣故障引發的火災，最終均是由于電氣設備或線路的故障電弧所產生的能量引燃周圍可燃物而致。因此要想有效降低電氣火災的發生幾率，最行之有效的手段就是電弧式電氣火災監控探測器的有效應用。然而，由于故障電弧的識別有一定的技術難度，目前我國尚無相對成熟的產品。相信在不遠的將來，隨著技術的進步該類產品的工程應用將大大改善我國電氣火災防控的現狀。
4.3電氣火災監控系統的使用不應影響正常的生產、生活
電氣火災監控系統，是火災自動報警系統的獨立子系統，屬于火災預報警系統，即電氣火災監控系統的報警信號只是表明存在可能引發電氣火災的安全隱患，并不表明電氣火災的發生。因此，電氣火災監控系統不應像火災自動報警系統一樣，在確認報警信息后，聯動控制切斷供電電源，影響正常的生產、生活，而應是警示相關人員及時對電氣系統進行檢查，排除電氣故障，消除火災隱患。
5 主要表計功能及選型方案
參考文獻：
[1]電氣火災監控系統和電氣火災預防.高鍇.建筑電氣，2013.11
[2]安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.1版.
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電氣火災監控及消防設備電源監控的設計，Email: 7377987@qq.com手機：13917437076 QQ:7377987
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