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浅谈电气火灾监控系统的设计与应用

文章更新时间:2023-08-30 点击量:160


摘要:电能在人们的日常生产和生活中起着重要的作用。为防止和减少电气火灾事故的发生,设计了有效的电气火灾监测系统。电气火灾监测系统可通过各种信号采集和处理方法有效检测配电线路漏电风险,提醒工作人员及时修复配电线路,消除火灾隐患,减少人员和财产损失。


关键词:电气火灾监测:剩余电流;电流传感器


引言

电气火灾的主要原因有过载、短路、雷电、漏电、谐波电流、误操作、接触不良、电路设计负荷与使用负荷不匹配、设备本身因素等,其中漏电引起的电气火灾占很大一部分。为了有效监测漏电流,需要设置电气火灾监测系统,当系统监测到漏电流达到预警值时立即报警,避免漏电流引起的电气火灾。


1电气火灾监测系统的组成概述

《电气火灾监测系统设计、施工及验收规范》(DBJ202012)中对电气火灾监测系统的定义是:当被保护线路中的检测参数超过报警设定值时,能够发出报警信号、控制信号并指示报警部位的系统。电气火灾监测系统主要由电气火灾监测系统主机、电气火灾监测器和电气火灾传感器三部分组成。电气火灾监测系统主机负责接收和记录电气火灾监测器上传的报警信号,发布报警信息,提醒值班人员检查2。电气火灾监测器负责接收电气火灾探测器的信号并进行现场报警,并将收集到的信号和报警信息上传至电气火灾监测系统主机3。电气火灾传感器负责收集监测电路的剩余电流、温度、故障电弧和过电流信号,并通过系统总线将信号上传至电气火灾监测器。电气火灾监测系统主要通过电气火灾传感器收集监测电路的信号。根据收集信号类型的不同,可分为剩余电流电气火灾传感器、温度测量电气火灾传感器、故障电弧探测器和电流传感器。


根据图1,A,B,C,N这四根电缆同时垂直通过同一剩余电流互感器。正常情况下,A,B,C三相电流的矢量与N相电流大小相反。此时PE线中的电流为0,即漏电流为0。根据电磁感应定律,B,C,剩余电流互感器中的感应电流相互抵消,流过剩余电流互感器的电流为0。A是配电线路中某些原因造成的,B,当C某相或中性线中的电流泄漏到大地时,A、BC三相电流的矢量等于N相电流的大小。此时,流过剩余电流互感器的电流矢量不为0,即剩余电流不为0。根据这一原理,可以通过剩余电流互感器中的电流大小间接分析配电线路中的漏电情况。我国低压配电系统中有不同的接地系统。受检测原理的限制,剩余电流式电气火灾传感器不适用于所有情况5。设置剩余电流式电气火灾探测器时,应根据不同的配电系统进行区别对待。适用于剩余电流电气火灾传感器的接地系统如图2所示。


由于电路中的漏电流会导致温度升高,当温度达到一定程度时会引起火灾,因此可以通过监测电路中的温度来防止电气火灾的发生。温度测量电气火灾传感器可以通过其内部热敏元件测量电路温度,并将信号上传到电气火灾监测系统。温度测量电气火灾传感器监测的主要部件是设备外壳、电缆配电柜(箱)体等。温度监测采用直接接触方式,覆盖A,B,C,N四相故障电弧主要由电气设备老化、线路连接松动、线路绝缘层损坏等因素引起,通常伴有大量热量,容易引起火灾。故障电弧探测器通过实时监测电路中电压和电流波形的变化来监测故障电弧的发生。在实际应用中,配电线路或多或少存在固有泄漏。由于固有泄漏的存在会直接影响报警的准确性,当固有泄漏达到一定程度时,甚至会引起系统的误报警,因此可以尽可能设置测量点在末端或根据计算调整泄漏电流的报警阀值,以消除固有泄漏的影响。


2电气火灾监测系统设计方案及实现


2.1电气火灾探测器位置设计

电气火灾探测器可设置在低压柜接线、地板配电箱、终端配电箱等位置,实际设计有以下方案(1)只安装在配电室低压柜接线位置,成本*低,但漏电流时,方案只能确定主电路漏电,不能定位漏电故障或高温风险(2)只安装在地板配电箱位置,可定位地板漏电故障、高温风险。该方案比第一个方案更准确,但无法确定哪个支路漏电,也无法检测配电室与竖井之间的漏电情况。3)只安装在终端配电箱内,可定位支路漏电故障、高温隐患。该方案的精度高于前两种方案,但无法检测配电室与竖井、竖井与支路之间的漏电情况。(4)配电室低压柜、楼层配电箱、末端配电箱均设置电气火灾探测器,形成分级保护。该方案覆盖全面,可定位火灾隐患位置,但成本过高。在实际设计过程中,一般灵活选择前三种方案进行组合,从而达到成本与测量精度的良好平衡。


2.2电气火灾监控系统主机位置设计

由于电气火灾监测系统也是火灾报警系统的一部分,电气火灾监测系统主机可安装在消防控制室7。电气火灾监测系统主机将报警信息和故障信息上传至消防控制室图形显示装置或火灾报警控制器,消防控制室24小时值班,便于第一次发现报警信息,及时处理故障。

此外,由于电气火灾监测系统主要监测配电线路泄漏,电气火灾监测系统的探测器和传感器一般由开关柜制造商提供,电气火灾监测系统主机也可安装在变电站,由变电站值班人员管理。


2.3电气火灾监测系统报警阀值设计

根据国家规范,电气火灾监测系统的报警值应连续可调。在实际设计中,剩余电流的动作报警阀值一般设置在300ma,温度报警值一般设置在电缆*高耐温性的70%~80%。


2.4电气火灾监控系统报警阀值设计

根据国家规范,电气火灾监测系统的报警值应连续可调。在实际设计中,剩余电流的动作报警阀值一般设置在300ma,温度报警值一般设置在电缆*高耐温性的70%~80%。


2.5电气火灾监测系统的实现

电气火灾监测系统可实现集中管理和可视化监测,对分散在建筑物内的监测器和探测器进行19-13的遥控和遥控。当现场配电线路中的探测参数超过报警闽值时,电气火灾监测系统会发出报警信号和控制信号,并在主机报警界面上指示报警部位,如图3所示。同时,系统会自动保存报警信息,以便后续分析总结。


3安科瑞电气火灾监控系统

(1)概述

Acre1-6000电气火灾监测系统是安科瑞电气有限公司根据国家现行标准开发的全数字独立运行系统,已通过国家消防电子产品质量监督检验中心消防电子产品试验认证,并通过严格的EMC电磁兼容性试验,确保该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行,已批量生产,在全国得到广泛应用。系统通过收集和监控剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧,实现电气火灾的早期预防和报警,必要时联动切除剩余电流、温度、故障电弧等配电电路;根据用户需求,也可满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统的数据交换和共享。


(2)应用场合

适用于智能建筑、高层公寓、酒店、酒店、商业建筑、工矿企业、国家重点消防单位、石化、文化、教育、卫生、金融、电信等领域。


(3)系统结构


(4)配置方案




4结语

电气火灾监测系统通过各种探测器实现配电线路的实时监测,提前发现电气火灾隐患,有效避免电气火灾的发生,保护人身和财产的安全。随着科学技术的发展,物联网技术在电气火灾监测系统中的应用越来越多,使电气火灾监测系统越来越智能化。




参考文献

【1】吴穹,电气火灾监控系统的设计与应用[电视技术,2022,46(6):181-183.

【2】安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版.

【3】张振国.窄带物联网在"智慧消防"模式构建中的应用研究[J].消防科学与技术,2020 39(12):1739-1742.

【4】郭江什.物联网技术在"智慧消防"建设中的运用.智能城市,2020(6):25-26