电气火灾监控系统（ACS-E）的设置.pdf

电气火灾监控系统（ACS-E）的设置 电气火灾监控系统（ACS-E）的设置 广东省 潮州市 MS 电子技术应用研究所 麦时豪【提要】本文以笔者十四年来从事电气火灾监控产品研发生产及应用的经验教训，概述了对电气火灾监控系统（Alarm and control system for electric fire prevention）在建筑设计理念上的定位、电气火灾监控系统的功能、电气火灾监控产品的性能要求、电气火灾监控系统的设置等方面的体会 引言 引言 近年来，我国几乎所有的省区、大城市的火灾统计中，电气火灾无一例外地高居首位。大量案例说明，电气火灾大部分是接地电弧性短路引起的火灾，即所谓“漏电火灾”。1993 年 11 月，我国颁布了 GB14287-1993防火漏电电流动作报警器，这是第一个直接规范预防电气火灾的消防产品的国家标准。这说明我国有关管理层早已经意识到，仅仅依靠责任制度以及现有的通用电工产品，是不足以有效预防电气火灾的。GB50016-2006建筑设计防火规范、GB50045-94（2005 版）高层民用建筑设计防火规范、GB14287-2005电气火灾监控系统的颁布实施，为我国电气火灾技术防范注入了强大的推动力，对于遏制电气火灾、保障社会和谐发展具有分水岭的意义。电气火灾监控系统在建筑设计理念上的定位 电气火灾监控系统在建筑设计理念上的定位 1、1、在电力设施系统中的定位（与通用电工产品的关系）通用电工产品已十分成熟，用于电力计量、执行操作和实施保护，能防止由线（相）间金属性短路故障和长时间过载发热（即“短路”和“过电流”）引发的电气火灾，基本上属于被动预防。电气火灾监控产品主要针对接地电弧性短路故障，用于监控、预警。从电工角度看，属于辅助性主动预防安全手段。这是两种性质不同的产品（或系统），有点象“战斗机”与“雷达站”的关系。2、2、在消防设施系统中的定位（与火灾报警系统的关系）火灾报警系统是立足扑救的、针对已经发生的火情的后期报警灭火系统。电气火灾监控系统从本质上是立足预防的、专门针对电气线路故障和涉电意外的前期预警系统。前者的联动或控制对象是广播喷淋排烟等逃生灭火器件，第一处理责任人是消防保安。后者的联动或控制对象是电力分合等电工器件，第一处理责任人是持证电工。两种系统不能混为一谈，更不能互相替代，原则上应该互相独立。同时笔者认为，在充分的硬件和软件条件下，两种系统并非绝对不可以兼容或合并。电气火灾监控系统的功能电气火灾监控系统的功能 GB50045-94（2005 版）高规的 9.5 中，称为“漏电火灾报警系统”。9.5.2.1 要求“探测漏电电流、过电流等信号”。GB14287-2005系统中，称为“电气火灾监控系统”。在该标准第一部分的3.1、3.3中定义为：“当被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、控制信号并能指示报警部位的系统，它由电气火灾监控设备、电气火灾监控探测器组成”；“探测被保护线路中剩余电流、温度等电气火灾危险参数变化”。高规和建规都提及了对预防防电气火灾起很大作用的日本内线规程（JEAC8001-1978），作为制订漏电火灾报警的重要参考。不过，内线规程中的“漏电火灾报警”的功能十分简洁有效而经济实用，并没有象我国高规（2005 版）那样规定“漏电火灾报警”外，还外加一些与漏电火灾无关或不必要的要求，例如需探测过电流信号及报出过电流的位置和变化。这实际是对原供电系统过电流保护的重复设置，必然大大增加漏电火灾报警系统的投资，甚至造成管理混乱，不利于推广应用。我们注意到：比高规（2005 版）稍后发布的GB50016-2006建规的 11.2.7 及其条文说明中，关于“漏电火灾报警系统”，没有再提及（实际上是取消了）“探测过电流信号”的要求。需要提出的是：高规、建规都没有涉及温度探测。事实上，建筑物内高压系统的变压器柜、电容补偿-1-柜、整流柜等部位，电缆接头、开关触点等位置，都有可能由于种种原因产生高温而导致火灾。变压器冷却系统发生故障或严重过载，补偿系统过补偿或自动调节器失灵、电容器老化，都是十分常见的；至于接头、触点日久接触不良则更普遍。在这些情况下，很容易因过热而着火甚至发生爆炸。因此，GB14287-2005 包含了“测温式电气火灾监控探测器”。当然，也不应滥用，不必对每个配电箱都测温。关于“电气火灾监控系统”的功能，笔者认为，作为具体产品标准的 GB14287-2005 的定义更为恰当。电气火灾监控产品的性能要求 电气火灾监控产品的性能要求 GB14287-2005电气火灾监控系统对电气火灾监控产品提出了强制性的要求。它包括三个部分：“电气火灾监控设备”、“剩余电流式电气火灾监控探测器”、“测温式电气火灾监控探测器”。1、1、第一部分 电气火灾监控设备：“电气火灾监控设备”（Alarm and control units for electric fire protection）是“能接收来自电气火灾监控探测器的报警信号，发出声、光报警信号和控制信号，指示报警部位，记录并保存报警信息的装置”。也就是习惯称呼的“监控主机”，以及“区域控制器”。其性能的基本要求是：主电源应采用 220V、50Hz 交流电源，应具有主、备电源自动转换装置；应能接收来自探测器的监控报警信号,并在 30s 内发出声、光报警信号，指示报警部位，记录报警时间，并予以保持，直至手动复位；报警声信号应能手动消除，当再次有报警信号输入时，应能再次启动；在报警状态下应有用于控制被保护线路的控制输出；当监控设备发生与探测器之间的连接线断路或短路、主电源欠压、给备用电源充电的充电器与备用电源间连接线的断路或短路、备用电源与其负载间连接线的断路或短路等故障时，应能在100s内发出与监控报警信号有明显区别的声光故障信号。故障声信号应能手动消除，再有故障信号输入时，应能再次启动；故障光信号应保持至故障排除。故障期间，非故障回路的正常工作不应受影响；应能对本机进行功能检查（自检）。在执行自检期间，受控制的外接设备和输出接点均不应动作；应至少设有两级操作级别。2、2、第二部分 剩余电流式电气火灾监控探测器：“剩余电流式电气火灾监控探测器”（Leakage current detectors for electric fire prevention）是“探测被保护线路中可能引发电气火灾危险的剩余电流参数变化的探测器”。有独立式探测器（具有监控报警功能的探测器）和非独立式探测器之分。其性能的基本要求是：当被保护线路剩余电流达到报警设定值时，应在 60s 内发出报警信号；报警值不应小于 20mA，不应大于 1O00mA，且报警值应在报警设定值的 80100之间（注：有些用户要求有“预报警”。而“预报警”同样属于探测器的报警。根据此标准，“预报警”也不允许低于设定值的 80）；对于独立式探测器，应有工作状态指示灯和自检功能；在报警时应发出声、光报警信号，并予以保持，直至手动复位。独立式探测器可以单独设置，而非独立式探测器则必须与电气火灾监控设备联用。日本内线规程中的漏电火灾报警装置相当于我国标准中定义的独立式探测器。3、3、第三部分 测温式电气火灾监控探测器：“测温式电气火灾监控探测器”（Heat detectors for electric fire prevention）是“探测被保护设备或线路中可能引发电气火灾危险的温度参数变化的探测器”。有独立式探测器（具有监控报警功能的探测器）和非独立式探测器之分。其性能的基本要求是：当被监视部位温度达到报警设定值时，探测器应在 40s 内发出报警信号；报警值应在 55140的范围内；设定报警值与实际报警值的误差不应大于10；对于独立式探测器，应有工作状态指示灯和自检功能；在报警时应发出声、光报警信号，并予以保持，直至手动复位。电气火灾监控系统的设置 电气火灾监控系统的设置 日本内线规程规定 15Om2以上建筑面积的旅馆、公寓、住宅和其他一些建筑物都须装设漏电火灾报警器。从我国的实际情况出发，应根据建筑物性质、发生电气火灾危险性、保护对象等级设置电气火灾监控系统。根据 GB14287-2005 的定义以及工程实践经验，一个完整的电气火灾监控系统应包括：作为监视控制中心的电气火灾监控设备（监控主机）；若干个分布于本建筑物配电系统各关键点的监控探测器（剩余电流式和测温式）；连接监控主机与各探测器的通讯网络（接口、通讯总线及分支线、护线管槽）；-2-确保系统信息正确传递的中继器件（地址编码收发器、中继隔离器、集线分支器）；运行于某种通讯规约和人机交互平台的软件（中心与终端）。并非任何场所的电气火灾监控（报警）都必须齐备上述所有部分。在总线敷设路径简单且距离不长的较小系统中，中继器件不是必需的。在监控点少于 8 个且场所面积小于 1500m2的独立区域，则可以只设置能控制断路器分闸的独立式探测器而不一定要连结成系统。1、1、剩余电流式电气火灾监控探测器的设置 应安装在 TN-S 系统或局部 TN-C-S 系统，及 TT 系统的场所。应以低压配电系统末级探测为基本原则，设置在配电柜进线或出线端，监控该级至终端用户的线路和设备。在供电末级正常泄漏电流不大，且上一级的负载和正常泄漏电流仍符合设置剩余电流式电气火灾探测器条件时，宜在其上一级供电配电柜处也设置，这样可以对两级之间的线路和设备实施监控保护。对于一级及以上保护级别的对象，应设置两级探测监控。应选择报警值和动作时间可调、剩余电流值可显示的探测器。这样不仅可以避免灵敏度过高、经常发生误动作，又可掌握正常运行时的泄漏电流值，为故障的处理提供参考依据。探测器报警值应考虑被监控线路固有的剩余电流，报警设定值不宜小于被保护电气线路和设备正常运行时的泄漏电流最大值的 2 倍，但不应大于 1O00mA。被保护电气线路和设备正常运行时的泄漏电流值，在供电系统设计时就应根据该线路和设备的产品国标基本确定下来。现场设定报警值时要谨慎小心，严防将不合格设备或错误施工（如线路绝缘不良、共零、TN-S 系统 N线重复接地等）造成的泄漏电流当成正常运行的泄漏电流，从而埋下隐患。宜采用独立式探测器，使现场人员能更直接地得到报警信息。当监控点相对集中时（例如同一配电柜内有多个需要分别监控的回路），可采用多通道探测器，以简化配电柜安装及节省投资。应采用能接收监控主机的控制信号并可现场设定输出或不输出脱扣信号的探测器。但一般情况下，探测器只用于报警，尤其是用于消防电源线路。如要求必须自动切断保护对象的供电，则应注意上下级的动作时间配合，以免造成大范围的停电。在需要自动切断保护对象供电或通过监控主机遥控断电的场合，配电系统设计时应选择配备有能与探测器脱扣信号输出配合的分励脱扣器的断路器。使用安全电压供电的电气设备、一般环境条件下使用的具有加强绝缘（双重绝缘）的电气设备、使用隔离变压器且二次侧为不接地系统供电的电气设备，可不安装剩余电流式电气火灾监控探测器。以火灾报警系统的防火分区为参考，一个探测器的保护范围不应超过一个防火分区。探测器选型，要充分考虑使用对象、环境以及实际操作人员的习惯和素质。强调现场操作的易用性、参数设定的直观性、长期运行的可靠性、本体结构的坚固性，以及强电环境下的电磁兼容性能。美观只是次要的考虑。应以关键点的监控为度，尽量使每个探测器充分发挥作用，减少构成监控系统的探测器数量。剩余电流式电气火灾监控探测器设置部位参见下表：剩余电流式电气火灾监控探测器设置部位 系统保护对象分级 正常照明 正常动力 应急照明 特级 十九层及十九层以上的居住建筑 一类建筑 建筑高度不超过 24m 的公共建筑及建筑高度超过 24m 的单层公共建筑 工业建筑 一级 地下公共建筑 十层至十八层的居住建筑 每栋（或单元）居住建筑的总电源进线处 二类建筑 建筑高度不超过 24m 的公共建筑 工业建筑 二级 地下公共建筑 三级 十层以下的居住建筑 每栋（或单元）居住建筑的总电源进线处 注：表示应设置；表示宜设置 -3-2、2、测温式电气火灾监控探测器设置 应以探测电气系统重点部位异常发热为基本原则，宜设置在建筑物内高压系统的变压器柜、电容补偿柜、整流柜、转换柜等重点发热部位。宜有选择地探测 1000A 以上电缆接头、电缆本体、开关触点等部位。应选择报警值可调、温度值可显示的探测器。被探测对象为绝缘体、或金属壳体已可靠接地时，宜将探测器的测温探头直接固定在被探测对象的表面，采用接触式布置。也可间垫云母绝缘片固定在导电体表面。探测配电柜内部温度变化时，测温探头可采用非接触式布置，但应尽量靠近发热部件。测温式电气火灾监控探测器设置部位参见下表：测温式电气火灾监控探测器设置部位 系统保护对象分级 室内变压器柜电容补偿柜 整流柜转换柜树干式配电回路起始出线端放射式配电回路出线端或进线端 有可能产生过热型故障的配电设备 电缆接头分支头接线端子特级 十九层及十九层以上的居住建筑 一类建筑 建筑高度不超过 24m 的公共建筑及建筑高度超过 24m 的单层公共建筑 工业建筑 一 级 地下公共建筑 十层至十八层的居住建筑 每栋居住建筑的变压器柜或总电源进线处 二类建筑 建筑高度不超过 24m 的公共建筑 工业建筑 二 级 地下公共建筑 注：表示应设置；表示宜设置 3、3、电气火灾监控设备的设置 电气火灾监控探测器数量超过 8 个，或场所面积大于 1500m2时，应将其连接成系统并设置电气火灾监控设备（以下简称“监控主机”）。应设置在消防控制室内或有人值班的场所。在确保监控主机的报警信息和故障信息能传输给消防控制室的前提下，监控主机可以设置在保护区域附近。监控主机输出的报警信息和故障信息（一般是开关量）可以接入消防控制室内的火灾报警系统的显示装置集中显示；此时火灾报警系统的软件设置应作相应匹配，使该类信息的显示与火灾报警信息和可燃气体报警信息显示有明显区别。绝大多数情况下，电气火灾监控主机与火灾报警系统主机同室并列放置，故不推荐合并显示。电气火灾监控主机的安装设置应参照火灾报警控制器的设置要求。其主电源必须是消防电源。设置电气火灾监控系统，必然涉及相关器材的选型、设计、采购、集成、安装，以及通讯网络的敷设施工。某工程有过这样的教训：探测器由配电柜集成商采购安装，系统网络由配电线路施工方兼做，工程接近尾声时承包方才采购监控主机。结果出现令人哭笑不得的局面：由普通电工用普通双股软电线拉出“RS485 系统总线”，所有分支点也按接电灯那样并联出去，并且还都穿在管内。最后系统无法运行，只得另外用 RVVSP20.75 双绞线重新布线。某地一幢电业大楼，配电线路施工方竟不按设计图纸，图方便把一条工作零线兼保护接地拉遍全楼，整个变成 NT-C 系统，监理单位和业主全然不知。结果所有的剩余电流探测器无法运行。配电线路只好全部返工，造成极大浪费。这些现象在很多工程中都或多或少出现过。这提醒了我们：在设计阶段，应对网络拓扑、线路走向、集线分支器接入点、导线型号、敷设方式等及早作出规定，并参照监控主机（及系统）技术说明书，对施工提出明确要求。建设方应了解系统网络承包商的资质，要求严格按设计施工。工程监理单位要切实承担技术监督。器材供应商和生产厂家要及时提供相关技术资料，做好售前、售后服务。2007.11.-4-