淺談智能電氣火災監控系統的設計及應用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：致電氣火災的原因是多方面的，主要成因包括漏電、絕緣層老化、短路、電火花密集、接地發生故障、電氣設備自然、接觸不良和電流超負荷等。文章分析電氣火災的成因，并探索電氣火災監控系統的設計方案與注意事項。

關鍵詞：電氣火災監控系統；設計方案；注意事項

0.引言

近年來，電氣火災事故屢見不鮮，導致發生火災的原因有漏電、絕緣層老化、短路、電火花密集、接地發生故障、電氣設備自燃、接觸不良和電流超負荷等，這里將簡單分析這些原因，從借助CAN總線完善電氣火災監控系統，致力于研發ARCM電氣火災監控系統等三個方面，論述電氣火災監控系統的設計方案，并探討該系統的注意事項。

1.電氣火災的原因分析

1.1 漏電

漏電也叫跑電，很多電氣設備在運行過程中都存在漏電問題，一般都是因為絕緣層失效電流就會逸出電線或者電器外面。如果逸出的電流過多就很容易誘發火災。

1.2 絕緣層老化

絕緣層是一種能阻止或者延緩電流與電熱通過的物質，可以隔開電路的不同帶電部分，并把電流局限在其他導路里。隨著時間的推移和電流通過量的增加，絕緣層會逐漸老化，當絕緣層出現破損，就會有電流外流，產生火花并引發火災事故。

1.3 短路

電路中電位不同的兩點直接連接或者被電阻很小的導線連接的狀況稱為短路。發生短路時，電流很大，有時還會噴濺出火花，不僅會造成電氣設備損壞，而且很可能會誘發火災，嚴重威脅公民的生命財產安全。

1.4 電火花密集

如果輸電線路的兩端會放出電能，必然會產生電火花，一般情況下，輸電線路的兩端放出的電能量很大，導致密集的電火花互相疊加，形成高溫電弧，不僅會燒毀線路中的絕緣層，而且會誘發火災和爆炸事故。

1.5 接地發生故障

接地發生故障又叫接地故障(faultearthing),是指導體和大地發生意外連接，主要有五種故障現象，*一種是單相接地故障(也叫一相接地故障),這種故障電流通過電弧或者供電組接地，故障相的電壓異常降低，而非故障相的電壓反而持續升高，一旦這兩種電壓超過相電壓就容易誘發火災；*二種是A相完全接地故障，此時，故障相的電壓為0,而非故障相的電壓等同于線電壓；*三種故障是電壓互感器的高壓側發生熔斷件熔斷或者一相斷線；*四種故障是帶有容性或者鐵磁感性的元件因為感性參數不匹配而產生劇烈的鐵磁諧振；*五種故障叫做空載母線虛假接地現象，此時的電流不能利用大地回路，很容易損壞電氣設備，引發安全事故。

1.6 電氣設備自燃

如果電氣設備內部零件老化、通電時間過長、散熱系統不流暢或者發生漏電以及周圍有易燃物品等就會誘發電氣設備自燃。

1.7 接觸不良

接觸不良主要是指線路接觸不良，阻礙了電流的正常流通，一旦受阻的電流強度過大就會形成短路，誘發火災。

1.8 電流超負荷

對于流通的電流量，電線都是有一定的承受能力的。如果實際通過的電流超出了電線所能承受的范圍，就會造成超負荷的故障。如果流經的電流超出了電線的承受能力，過高的熱量必然會燒毀線路中的絕緣層，引發火災事故。

2.電氣火災監控系統的設計方案

2.1 借助CAN總線完善電氣火災監控系統

電氣火災監控系統具備監測功能、報警功能、控制功能和集中管理功能，CAN總線是ControllerAreaNetwork簡稱，屬于國際現場總線和局域電網標準總線。電氣火災監控系統組合較為復雜，主要部件包括主機、監控探測器、傳感器、互感器和自動報警器等。為了進一步完善電氣火災監控系統，應借助CAN總線原理，將監控探測器安裝在總線上，注意保持主機和監控探測器的正常通訊，用監控探測器將電氣運行狀況的數據信息傳送給主機，主要數據信息包括電氣線路的三相電流、剩余電流、溫度和電壓等參數。一旦發現電氣運行狀況異常，傳感器會立刻把異常參數信息經過互感器傳輸給主機和自動報警器，*后由自動報警器發出報警信號，自動打開報警指示燈。工作人員可以根據主機顯示屏的信息尋找故障點，并做好預防電氣火災的準備。其次，要借助CAN總線的5C技術，即CONTROL(自動控制技術)、COMPUTER(計算機技術)、CHANGE(自動轉換技術)、CRT(自動顯示技術)、COMMU-NICATION(自動通信技術),這樣可以推動電氣火災監控系統走向自動化、智能化和數字化。

2.2 致力于研發ARCM電氣火災監控系統

ARCM電氣火災監控系統*早是由上海安科瑞電氣股份有限公司所研發的，該系統的主要組成部分包括ARCM系列電氣火災監控探測器和Acrel-6000電氣火災監控系統軟件，可以用于民用建筑和辦公建筑，是我國*早的智能化電氣火災監控系統。為了進一步提高電氣火災監控系統的技術質量，理應致力于研發ARCM電氣火災監控系統，優化系統結構，依據建筑物的具體規模和形狀來設計大小規模不同的ARCM電氣火災監控系統，增加該系統的功能，例如線路保護功能、集中管理功能、數據分析功能和故障處理功能等，為ARCM電氣火災監控系統安裝人工智能裝備和光纜技術設備，這樣有助于提高ARCM電氣火災監控系統的智能化與自動化技術含量。

3.注意事項

在安裝電氣火災監控系統時，首先要注意配電系統的接地形式，其中的TN系統有一點接地，外露的電氣裝置可以連接導體，并通過保護線來連接該地點。TN-S系統的中性線(N線)和保護線(PE線)是分開的，TN-C系統與TN-C-S系統的中性線(N線)和保護線(PE線)是合一的。其次，要安裝好剩余電流互感器，分清電網中的相線，不能將PE線穿過互感器，相線應該和N線一同穿過電流互感器。此外，要合理設置電氣火災監控探測器的參數，可以借助COMPUTER(計算機技術)來配置參數，將漏電的電流值控制在500mA以內。另一方面，要加強對電氣火災監控系統的維修，定期檢驗該系統是否存在故障，如果存在故障應立刻進行維修。

4.安科瑞電氣火災監控系統

4.1 概述

Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據國家現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發的全數字化獨立運行的系統，已通過國家消防電子產品質量監督檢驗中心的消防電子產品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產并在全國得到廣泛地應用。該系統通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯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;并根據用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業微電網管理云平臺或火災自動報警系統等進行數據交換和共享。

4.2 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、國家*點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。

4.3 系統結構

4．4系統功能

1）監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發出聲、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。

2）當被監測回路報警時，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。

3）通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監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，并發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發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。

4）當發生剩余電流、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據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

4．5 配置方案

應用場合	型號	產品照片	功能
消防控制室	Acrel-6000/B		適用于1~4條通信總線*多可連接256個探測器，可適用于壁掛安裝的場所。
Acrel-6000/Q		適用于大型組網，壁掛式監控主機數量較多且需集中查看的場所，主要監測壁掛主機信息。
一、二級 低壓配電	ARCM200L-Z2		三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監測，4路溫度監測，2路繼電器輸出，4路開關量輸入，事件記錄，內置時鐘，點陣式LCD顯示，2路獨立RS485/Modbus通訊
ARCM200L-J8	8路剩余電流監測，2路繼電器輸出，4路開關量輸入，事件記錄，內置時鐘，點陣式LCD顯示，1路RS485/Modbus通訊
ARCM300-J1		1路剩余電流監測，4路溫度監測，1路繼電器輸出，事件記錄，LCD顯示，1路RS485/Modbus通訊
AAFD-□		檢測末端線路的故障電弧，485通訊，導軌式安裝。
ASCP200-□		短路限流保護、過載保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監測、線纜溫度監測，1路RS485通訊，1路GPRS或NB無線通訊，額定電流為0-40A可設。
	短路限流保護、過載保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監測、線纜溫度監測，1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊，額定電流為0-63A可設。
配套附件	AKH-0.66		測量型互感器，采集交流電流信號
AKH-0.66/L		剩余電流互感器，采集剩余電流信號
ARCM-NTC		溫度傳感器，采集線纜或配電箱體溫度

5.結束語

綜上所述，導致電氣火災的原因主要包括漏電、絕緣層老化、短路、電火花密集、接地發生故障、電氣設備自燃、接觸不良和電流超負荷等。為了避免電氣設備起火，維護公民的生命財產安全，則需要設計電氣火災監控系統，可以借助CAN總線完善電氣火災監控系統，推動該系統走向自動化、智能化和數字化；致力于研發ARCM電氣火災監控系統，提高該系統的智能化與自動化技術含量。另一方面，要注意電氣火災監控系統的接地形式，安裝好剩余電流互感器，合理設置電氣火災監控探測器的參數，并加強對電氣火災監控系統的維修。

【參考文獻】

[1]孫士尉，張鐵壁，謝國旗，等.基于CAN總線的高層建筑電氣火災監控系統[J].儀表技術與傳感器，2011(05).

[2]劉明光.基于ZigBee無線技術的電氣火災監控系統應用設計[J].電力電子與電力傳動，2010(03).

[3]羅學玲.電氣火災監控系統在軌道交通工程應用的分析[J].鐵道標準設計，2012(03).

[4]吳瀟俊，黃世澤，郭其一，等.基于可通信控制與保護開關的智能配電系設計[J].低壓電器，2013(11).

[5]王文拓.電氣火災監控系統的設計及注意事項

[6]安科瑞消防應急照明和疏散指示系統/防火門監控系統/消防設備電源監控系統/電氣火災監控系統選型手冊.2022.05版

審核編輯 黃宇