電氣火災監控在建築防火中的應用分析

劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘要：隨著經濟社會(hui) 的進步發展，為(wei) 實現更多地建築功能，滿足不同的使用需要，建築電氣設計與(yu) 安裝呈現複雜化趨勢，與(yu) 此同時，做好建築電氣防火工作也被愈發重視。在建築電氣防火工作當中，建立建設完善的火災監控係統是十分具有必要性的有效措施，通過火災監控能夠有效提升建築電氣防火的效率，降低建築電氣火災事故的影響。本文主要分析討論火災監控在建築電氣防火中的應用的相關(guan) 問題，希望對提高火災監控在建築電氣防火中的應用水平有所幫助。
關(guan) 鍵詞：火災監控；建築電氣；防火；電氣火災監控係統；剩餘(yu) 電流傳(chuan) 感器；火災預警
 
0 引言
    電氣火災在各類發生的建築災害中占比，主要是由於(yu) 電氣使用不當，線路短路故障引起，由電氣火災造成的財產(chan) 損失及人員傷(shang) 亡嚴(yan) 重，影響惡劣。針對於(yu) 此，為(wei) 兼顧建築功能使用的多樣性需求與(yu) 建築電氣防火工作需要，進行火災監控係統建設十分必要。
1 建築電氣火災監控工作原理
    現階段，建築電氣火災監控設備的工藝成熟度較高，產(chan) 品的質量相對穩定，這在一定程度上提高了電氣火災監控設備與(yu) 不同建築類型的適用性與(yu) 匹配度，特別是在經濟社會(hui) 進步發展的當下，城市化進程加速的過程中，建築電氣火災監控的使用被愈發重視，不僅(jin) 僅(jin) 是為(wei) 確保建築使用的，避免火災帶來的財產(chan) 損失與(yu) 人員傷(shang) 亡，也是從(cong) 構建和諧社會(hui) 角度出發而進行的考量。建築電氣火災監控屬於(yu) 預報警係統的主要功能包括實時監控、區域監控、網絡監控、預報警等，不同功能共同作用意在避免電氣火災的發生，從(cong) 而避免火災發生造成的重大損失及人員傷(shang) 亡。
    在具體(ti) 應用當中，一套完善的建築電氣防火火災監控係統應由監控設備、剩餘(yu) 電流互感器與(yu) 溫度傳(chuan) 感器三部分組成，隻有這三部分共同作用才能實現建築電氣火災監控的良好運轉。在具體(ti) 工作時，剩餘(yu) 電流互感器與(yu) 溫度傳(chuan) 感器會(hui) 對建築電氣設備電流、溫度等異常狀態進行信息的捕捉，異常信息的采集主要是基於(yu) 電磁感應、溫度效應等原理，也正是因為(wei) 基於(yu) 這些科學原理而進行工作，才使得建築電氣火災監控係統的運行具有科學性與(yu) 準確性。信息捕捉采集後，會(hui) 經A/D轉換、CPU等進行幅值分析並與(yu) 報警值比較，超出報警值的信息會(hui) 被傳(chuan) 輸至監控設備，再由監控設備進行是否能夠發生火災的識別判定，確認會(hui) 發生火災後啟動警報，點亮指示燈並發出報警聲，並將具體(ti) 信息進行屏幕顯示，以便於(yu) 相關(guan) 人員對故障預警位置進行先期處置。特別需要注意的一點是，當警報響起、指示燈亮起時，證明存在可能發生火災的可能，而不是火災已經發生，這就起到了預判風險，並給躲避防範化解風險預留了充足的時間，在這段時間內(nei) 一方麵要組織逃生疏散，另一方麵要及時對火災隱患進行排查，對存在的問題進行處理。
2 建築電氣火災監控
    建築電氣防火火災監控的是能夠引發建築火災的各類故障原因，主要涉及電氣線路、設備以及供配電設備等。具體(ti) 來說，建築電氣防火火災監控的包括漏電、短路、斷路、超負荷、接觸電阻過大五項內(nei) 容，這五項內(nei) 容都是在建築電氣設備配備安裝及使用過程中易發生的故障問題。
具體(ti) 分析如下：
2.1漏電
    漏電所造成的熱作用與(yu) 電火花是引發建築電氣火災的重要原因，一般情況下帶電導體(ti) 絕緣破壞、電氣工程安裝不良、電氣設備裝備不良、電線腐蝕嚴(yan) 重等都會(hui) 造成漏電，漏電時所產(chan) 生的電位導體(ti) 間不正常電流是建築電氣防火火災監控的。漏電現象的存在與(yu) 發生危害巨大，不僅(jin) 能夠引發火災，更為(wei) 重要的是漏電本身具備危險性，會(hui) 傷(shang) 及人員，而且漏電的發生會(hui) 導致建築電氣設備整體(ti) 的癱瘓問題，使功能無法實現。
2.2短路
    短路時，建築電氣防火火災監控係統能夠捕捉到因電阻減小而突然的電流信息，因電流突然會(hui) 使發熱量超過線路工作的正常值，從(cong) 而引發火花、電弧導致絕緣層燃燒，嚴(yan) 重者會(hui) 熔化金屬引燃可燃物造成火災。在建築電氣防火火災監控當中，短路故障占到60的比例，這一比例相對較高，這一比例也在一定程度上證明了短路故障存在的普遍性，為(wei) 此通過建築電氣防火火災監控係統對短路故障的發生進行及時發現十分必要。
2.3斷路
    導線在斷開或脫落的過程中會(hui) 產(chan) 生火花，或造成回路發熱，這些都是引發建築電氣火災的原因。多數斷路故障的發生，都伴有人為(wei) 因素，為(wei) 此對於(yu) 斷路故障，不僅(jin) 僅(jin) 是要通過建築電氣防火火災監控係統進行故障的分析，更為(wei) 重要的是對導致斷路故障發生的原因進行排查，以確保斷路故障不再發生，從(cong) 而從(cong) 根本上提高斷路故障控製效率。
2.4超負荷
    導線在超負荷狀態下會(hui) 使絕緣層加速老化，從(cong) 而在到達一定程度後引燃絕緣層，引燃導線會(hui) 引燃附近可燃物造成火災。為(wei) 此，建築電氣在使用的過程中一定要按照規範，科學使用，避免出現超負荷運行的情況，超負荷不僅(jin) 會(hui) 造成設備故障，嚴(yan) 重者會(hui) 引發火災。
2.5接觸電阻過大
    接觸電阻過大會(hui) 使電氣線路局部範圍內(nei) 產(chan) 生大量熱量，致使絕緣層燃燒，引燃可燃物，造成火災。
3 電氣火災監控在建築防火中的應用
3.1電氣火災監控在建築防火中應用的作用
    電氣火災監控在建築防火中應用的作用是對剩餘(yu) 電流進行監測，所謂剩餘(yu) 電流是包括故障接地、對地電容、諧波分量、對地泄露等為(wei) 主的電器式線路絕緣損傷(shang) 泄露電。當短路發生時，有效的保護措施是由保護電器切斷電源，但是在未安裝電氣火災監控時，故障電流值發生但達不到過電流保護裝置時電源不會(hui) 切斷，由此就會(hui) 因為(wei) 金屬性或者電弧性的短路故障引發火災。而安裝火災監控後，剩餘(yu) 電流保護裝置會(hui) 在故障發生時就切斷電源，從(cong) 而起到預報警作用，避免發生建築電氣火災。可以說，電氣火災監控在建築防火中的應用，是基於(yu) 更加先進與(yu) 的理論基礎，可以切實提高火災監測的效率，並且能夠有更加超期的火災預判與(yu) 隱患排查功能，這不僅(jin) 是技術方麵的進步，更是理念的進步。
3.2火災監控在建築電氣防火中應用的注意事項
    火災監控在建築電氣防火中的應用主要涉及三個(ge) 方麵，一是監控配電櫃安裝，二是監控設備安裝，三是監控安裝布線，具體(ti) 在每一項應用當中都有需要注意的部分，分析如下：
3.2.1電氣火災監控配電櫃安裝
    作為(wei) 電氣火災監控設備的主要安裝位置，配電櫃本身空間有限，為(wei) 此在選擇探測器、互感器等火災監控設備及安裝時要合理安排空間的使用，對配電櫃麵板進行合理布局，必要時需要先進性預裝模擬，確定好位置及布局後在進行正式安裝。
    在進行配電櫃櫃內(nei) 安裝時，要注意不能對探測器的報警燈、聲音等進行遮蔽阻擋，如果探測器采用嵌入式的安裝方法，則要在堅持操作適用原則的基礎上進行安裝。現階段，多采用預留孔的工藝方式將探測器與(yu) 互感器同時固定在配電櫃內(nei) ，保持配電櫃內(nei) 部結構完整的情況下兼顧美觀與(yu) 方便，使得二者在操作的過程中互不幹擾，能夠保證正常運行。
3.2.2電氣火災監控設備安裝
    為(wei) 保證探測器工作的持續性與(yu) 穩定化，應將探測器電源由進線端取出。另外要保證零線與(yu) 相線的取樣來源一致，比如零線取自剩餘(yu) 電流互感器上遊位置，那麽(me) 相線也應該由剩餘(yu) 電流互感器上遊位置取出。在配電櫃布局因空間影響受*，探測器工作電源和取樣可以來自於(yu) 剩餘(yu) 電流互感器下遊，並將剩餘(yu) 電流互感器安排在斷路器的進線端位置，具體(ti) 情況要具體(ti) 分析，以選擇為(wei) 合理的安裝方式。探測器的數量確定，應根據建築電氣的分級保護設計分布情況而定，針對於(yu) 、二級和末級配電設備的位置情況，進行探測器的分配，探測器的分配要注意保持合理密度及覆蓋性，避免出現不必要布置的情況，造成成本的增加與(yu) 資源的浪費，甚至是功能發揮方麵的互相幹擾。在電源的選擇上，主機電源以控製消防供電為(wei) 主，其他探測器以現場供電為(wei) 主。火災監控的報警信號應設置在指揮內(nei) ，而電源的接入位置應設置在斷路器上端。
3.2.3電氣火災監控安裝布線
    電氣火災監控在建築電氣防火中應用時，對於(yu) 設備安裝布線的要求較高，合理的進行安裝布線能夠有效提升電氣火災監控設備布局的合理性，提高使用效率。通常情況下，對於(yu) 新建建築可將探測器安裝於(yu) 專(zhuan) 設配電櫃當中，安裝時要盡量遠離導電母線，確保剩餘(yu) 電流互感器牢固套靠在電源母線之上，采用導線屏蔽的方式進行探測器與(yu) 互感器之間的連線。在進行火災監控安裝布線時，要特別注意對零線和保護地線進行區分，剩餘(yu) 電流保護和報警裝置線路的安裝中相線與(yu) 零線穿過剩餘(yu) 電流互感器時要保持同時同向，保護地線不必穿過。穿過剩餘(yu) 電流互感器的下遊線路要保持獨立狀態，不能出現與(yu) 上遊線路的共零狀態，更不能與(yu) 電器相連，避免出現零線和保護地線重複接地，隻有這樣才能避免出現故障問題，影響到正常功能的發揮。對於(yu) 通訊線規格的控製要嚴(yan) 格，主要使用截麵大於(yu) 1.5mm2的雙絞線，這也是現階段市場內(nei) 主流的通訊線規格，在質量標準、規範等方麵相對過硬。另外，如果通訊線應用的場所存在強幹擾，則應該使用具有屏蔽功能的雙絞線，並將雙絞線屏蔽層良好接地。
4 安科瑞電氣火災監控雲(yun) 係統架構和硬件選型
    安科瑞電氣推出的電氣火災監控雲(yun) 係統采用自主研發的剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器和電氣火災探測器、故障電弧探測器和電氣防火限流式保護器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流、剩餘(yu) 電流、故障電弧等）進行不間斷的數據與(yu) 統計分析，並將發現的各種隱患信息及時推送給學校管理人員，指導學校實現時間的排查和治理，達到潛在電氣火災隱患，實現“防患於(yu) 未然”的目的。
    用戶可以利用PC、手機、平板電腦等多種終端實現對平台的訪問，查詢包括係統信息、實時數據、報記錄等在內(nei) 的各種信息，使用方便。利用該係統為(wei) 用戶提供的低成本服務，能有提升企業(ye) 的消防管理和電氣設備水平，防範重大惡性火災財產(chan) 損失、尤其是重大惡性人員傷(shang) 亡責任事故的發生。
本係統的整體(ti) 結構如圖所示：

 
4.1硬件配置：
平台服務器：建議按照我方提供配置標準購買(mai) ，或者客戶自己租用阿裏雲(yun) 資源。
推薦硬件配置：（如申請阿裏雲(yun) 可忽略）

 
現場硬件配置
方案一：100A以下回路，開口式互感器

方案二：100A以下回路，普通互感器，會(hui) 增加施工量

方案三：100A以下回路，普通電流互感器，探測器和無線模塊分開，可適用多回路

配置針對1個(ge) 回路，剩餘(yu) 電流互感器根據現場回路電流大小選擇。
4.2運行條件
1）瀏覽器運行設備：
台以上版本）。
2）瀏覽器端運行環境：
Windows係統下使用火狐、360（速模式）等瀏覽器訪問。
4.3主要技術指標 
數據上傳(chuan) 頻率：2分鍾
通信方式：RS485、2G/3G/4G
並發訪問量：>=10000
曆史數據存儲(chu) ：>=3年
 
5 結束語
    現階段，隨著建築電氣功能的不斷豐(feng) 富，對於(yu) 相應的做好防護工作的要求大幅度提升。建築電氣防火是建築防護工作的重要組成部分，這是由於(yu) 建築電氣火災高危害性決(jue) 定的。通過將火災監控在建築電氣防火中進行應用，能夠有效構築起以預警機製為(wei) 核心的建築電氣防火體(ti) 係，從(cong) 而避免傳(chuan) 統火災自動報警係統的弊端，進一步提升建築電氣使用的係數。
 
 
參考文獻：
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[4]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版U]
作者簡介：
侯文莉，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為(wei) 電氣火災的現狀問題和防控對策。