漏电火灾报警系统浅析

 

　　徐玉丽

　　安科瑞电气股份有限公司 江苏江阴 214405

　　摘要：漏电火灾事故在我国火灾事故中所占比例居高不下，漏电火灾报警系统能及时发现电气线路的火灾隐患，具有广阔的应用前景。文章结合工程应用实际，简要论述了漏电火灾报警系统的工作原理和功能，并结合ACREL6000火灾监控系统，详细讲解了典型系统应用的设计框架及运作。

　　关键词：漏电 火灾报警系统 剩余电流

　　前言：　目前随着国民经济的发展，我国的人均用电量日益大幅度增加，电气火灾也随之剧增，给国家经济和人民生命财产造成巨大损失。全国火灾统计数据表明电气火灾事故造成的直接财产损失占总火灾损失的40 %左右。我国的电气火灾大部分是由短路引起的。低压配电线路及电气设备由于线路老化和机械损伤，绝缘性能下降而产生漏电。漏电可引起电弧、电火花，电弧的异常高温达2 000 ℃以上，几百毫安漏电的电弧能量就足以引燃周围的可燃物而引起电气火灾。漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，及时发现电气火灾的火灾隐患，提醒人员去消除这些隐患。

　　1漏电火灾报警系统的原理和功能：

　　1.1漏电火灾报警系统设计原理

　　漏电火灾报警系统一般由一台探测报警器主机和若干个漏电电流互感器、控制模块经二总线组成。当被保护线路中发生接地漏电电流时，探测器测到报警信号，传送给控制模块，通过二总线网络传输主机发出声光报警信号;主机显示屏同时显示报警线路，记录并保存报警和控制信息，值班人员可在主机处远程操作切断电源或派人到现场排除故障。实现对各保护对象的线路和用电设备的漏电情况进行集中监控和管理。

　　1. 2　漏电火灾报警系统应具有的功能

　　(1) 探测漏电电流、过电流等信号。

　　(2) 发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化。

　　(3) 储存各种故障和操作试验信号，信号存储时间不应少于365 d。

　　(4) 显示系统电源状态，如果有必要还可以切断漏电线路上的电源，并显示其状态。

　　2漏电火灾报警系统设计的规范依据

　　2.1设计规范

　　(1) 文献[ 3 ]明确提出“建筑物电源端的剩余电流保护装置应满足防电气火灾的功能要求”，对在建筑物内安装剩余电流动作火灾监控装置及动作参数作了明确规定。

　　(2) 文献[ 4 ]规定：高层建设内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。文献[5 ]规定在按一、二级负荷供电的消防用电设备的场所和其它危险性较大的场所宜设置。文献[4 ]和文献[ 5 ]虽然采用“宜设置”，但根据规范对宜是“在条件许可时首先应这样做”的用词解释，在当前电气火灾多发、形势严峻且漏电火灾报警技术已是非常成熟、系统产品大量生产的情况下，普及应用漏电火灾报警技术既是必要也是可行的。

　　2. 2设计有关要求

　　(1) 系统额定漏电电流动作值的确定。额定漏电电流动作值的确定应准确合理，避免误动作或扩大停电范围。额定漏电电流动作值应考虑正常运行时的最大泄漏电流，并留有充分余地。配电线路正常运行时的泄漏电流，包括线路本身的泄漏电流和用电设备的泄漏电流两部分，两者之和即为确定额定剩余动作电流与校验额定剩余不动作电流的依据。

　　文献[ 3 ]规定：“选用的剩余电流保护装置的额定剩余不动作电流,应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2 倍。”在选用漏电控制模块的额定动作电流时，应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2 倍。并且可根据被保护线路及设备的实际情况进行调整。一般二级漏电报警电流值在600～800 mA ，三级漏电报警电流值在200～400 mA 范围内。

　　(2) 配电级数的选定。为对配电系统进行有效监控，准确判断出故障线路地址及时发现隐患部位，应根据建筑用电负荷和线路的具体情况,确定采用二级或三级保护。一般二级开关处都要安装漏电电流探测器。

　　(3) 断路器脱扣与报警。系统设计应标明动作电流的作用是报警还是作用于断路器脱扣，如未标明则定为报警。对消防用电设备无论是过电流还是漏电均不能作用于断路器脱扣，只能进行报警。

　　(4) 电源设计。漏电火灾报警系统属于消防设备，监控设备的主电源应采用消防电源。设计时应遵循以下原则：一级负荷用户应按一级负荷要求供电，二级负荷用户应按二级负荷要求供电。给监控设备供电的两个电源或两回线路，应在最末一级配电箱处自动切换。监控设备可配有UPS 装置，且UPS 的容量满足监控设备的要求。

　　3漏电火灾报警系统结构框架：

　　本文将以Acrel-6000电气火灾监控系统为例着重介绍漏电火灾报警系统的组成框架及实际运用。

　　Acrel-6000电气火灾监控系统是安科瑞电气股份有限公司公司自主研发的用于接收剩余电流式电气火灾探测器等现场设备信号，以实现对被保护电气线路的报警、监视、控制、管理的运行于计算机的工业级硬件/软件系统。本系统应用于大型商场、生活小区、生产基础、办公大楼、商场酒店等区域的消防控制中心，对分散在建筑内的探测器进行遥测、遥调、遥控、遥信，方便实现监控与管理。本系统采用标准的Modbus现场总线将具有通信功能的探测器相互连接起来，当现场保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号，能指示报警部位并保存报警信息。

　　3.1本系统分布主要采用计算机分布网路结构

　　1)站控管理层

　　站控管理层针对电气火灾监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如监控主机、显示器、UPS电源等组成。监测系统软件对现场各类数据信息计算、分析、处理，并以图形、数显、声音、指示灯等方式反应现场运情况。

　　监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。

　　UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。

　　2)网络通讯层

　　通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以RS485接口，MODBUS通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。

　　3)现场设备层

　　现场设备层是数据采集终端，主要为ARCM300-JI剩余式电气火灾监控探测器。可监测单路漏电流，各相电缆温度信号，每路通道具有断线、短路检测功能;标准35mm导轨式安装， LCD显示;画面暂留功能，漏电故障发生时，该通道显示画面暂留，表示该通道漏电或超温时的值，方便上位机的故障记录;具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数，根据报警记录可以;分析现场的用电情况，为消除故障提供依据;采用现场总线通信技术，上位机管理软件可以时刻监控现场的运行情况，及时发现报警信息。标准MODBUS协议可以与各种标准系统相连;集成度高，网络化，智能化程度高，动作特性合理。

　　现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端，向数据中心上传采集的数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的数据必须完整、准确并实时传送至监控主机。便于运行人员监控现场设备运行状态，故障报警等情况，有效预防火灾事故发生。

　　3.2系统运作

　　本套上位机软件Acrel-6000电气火灾系统。主要有以下功能特点：友好的人机界面，可实时和定时采集现场设备的剩余电流数据和温度、并有报警提示声光报警等功能。客户可根据实际需要对报警温度值、漏电流值进行设置，报警故障解除时，可远方进行复位。系统可对报警事件、日期、报警值、越线值进行记录，并生成报表，可对报警事件记录进行打印。

　　1)故障信息提示

　　

 

 

 

 

 

　　当监控设备检测到设备故障时，监控设备将发出如下信息：

　　l 运行监视主界面的故障单元显示黄色背景;

　　l 运行监视主界面显示实时故障提示信息，信息内容包括：时间，设备位置，设备编号，故障信息(显示界面如下图所示);

　　l 在“实时信息显示区”中，“故障信息”显示红色;

　　l 监控设备黄色故障指示灯点亮、发出故障提示音。

　　2)报警信息提示及复位

　　

 

 

 

 

 

　　当监控设备检测到报警时，监控设备将发出如下信息：

　　l 运行监视主界面的报警单元显示红色背景;

　　l 运行监视主界面显示实时报警提示信息，信息内容包括：时间，设备位置，设备编号，报警信息;

　　l 在“实时信息显示区”中，“报警信息”显示红色;

　　l 报警控制输出端子输出报警信号;

　　l 监控设备红色报警指示灯点亮、发出报警提示音。

　　3)报警记录查询

　　

 

 

 

 

 

　　通过点击【数据】菜单下的“报警记录查询”进入如下图所示的报警记录(动作信息查询)界面。用户于该界面内可查询任意时段内相应报警或动作类型下的记录，操作方式为选择起始日期、结束日期、查询类型后点击查询按钮即可。

　　4)端口管理

　　

 

 

 

 

 

　　该管理功能只有“系统管理级”可进行操作。

　　“系统管理级”权限登录系统后，通过点击【维护】菜单下的“端口管理”可进入如下图所示的端口管理界面。该界面可修改各通道所对应的通讯端口、通讯速率及使用状态。

　　结束语：漏电火灾报警系统具有广阔的应用前景。在实际工程中，要通过完善产品性能、提高设计、施工质量、严格验收等有效措施，真正起到预防电气火灾的目的。

　　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 ]周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6

　　[ 3 ] GB13955 – 2005,剩余电流动作保护装置安装和运行[ S] .

　　[ 4 ] GB50045 - 95 (2005 版) ,高层民用建筑设计防火规范[ S] .

　　[ 5 ] GB50026 - 2006 ,建筑设计防火规范[ S] .