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淺談電氣火災監控系統在高速公路的應用
更新時間：2022-10-27點擊次數：755次
淺談電氣火災監控系統在高速公路的應用
任運業
（安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801）
摘要：介紹了高速公路電氣火災行業現狀，闡述了 GB50116-2013《火災自動化報警系統設計規范》中對剩余電流式和測溫式電氣火災監控探測器的安裝要求，分析Acrel-6000電氣火災監控系統的功能，其集監測管理、故障報警、分析記錄等功能于一體，可大大降低高速公路場合的電氣火災發生率。
關鍵詞： 高速公路；電氣火災監控系統；系統功能；監控報警功能
引言
隨著經濟的高速發展和人們生活水平的不斷提高，電力設施和設備已與工作和生活密不可分，電力甚至成為現在各行各業發展的基礎前提。但由于種種原因，電力能源在帶給人們工作和生活的便利的同時，由電氣設備產生的問題對人身、財產安全構成巨大的威脅，甚至帶來災難。據公安部消防局《中國火災年鑒》統計，我國平均每年由于電氣故障引發的火災起數，約占總火災起數的30％，占重、特大火災起數的比例基本上在40％～50％，在所有火災中居前位。
隨著國家大力發展基礎建設，高速公路建設越來越多。高速公路供配電系統是高速公路中的電氣火災重點防范區。而在大型發電廠、重要的公建/商建建筑中早已實施的應對剩余電流和設備過熱問題的電氣火災監控系統仍未在高速公路變電所中得到應用。
一 高速公路電氣火災行業現狀
（1）電氣線路復雜，監管困難。高速公路線路眾多，各分支線路龐大，用電線路復雜，供電線路觸電及電火花引起火災或其他事故比較多見，一旦發生險情，容易造成人員傷亡及巨大的財產損失。
（2）分布范圍廣，難以巡檢。高速公路線路長，分布范圍廣，消防運維人員難以對各個電氣線路進行排查，存在火災隱患。
（3）缺乏數據信息采集通道，無法監督。項目整體缺乏信息溝通渠道，無法實現數據的統計、分析與應用，監督管理工作缺乏科學決策依據。
（4）地勢復雜，火災撲救困難重重。高速公路隧道眾多，一般都建在山區或水邊，隧道洞口開闊地的面積較小，沒有大的停車位置，現場作業的消防車輛無法通行，加上洞內通訊信號受阻，使撲救人員與隧道外指揮人員聯系不便，影響救援。
二 國家標準要求
GB50116-2013《火災自動化報警系統設計規范》針對剩余電流式和測溫式電氣火災監控探測器的安裝要求提出：“第9.2.1條 剩余電流式電氣火災監控探測器應以設置在低壓配電系統首端為基本原則，宜設置在第一級配電柜（箱）的出線端。在供電線路泄漏電流大于 500mA時，宜在其下一級配電柜（箱）設置"；“第9.3.1測溫式電氣火災監控探測器應設置在電纜接頭、端子、重點發熱部件等部分"。
根據 GB50116-2013《火災自動化報警系統設計規范》，對電氣火災隧道的安裝提出要求。
三 高速公路電氣火災監控系統構成
Acrel-6000電氣火災監控系統是集多年系統集成經驗、經大量實踐研發的服務于常規供電網絡的監控系統，是具有集監測管理、故障報警、分析記錄等功能于一體的智能化系統，可大大降低應用場合的電氣火災發生率。
系統監控后臺通過實時監控、顯示并儲存故障發生點或定定點的剩余電流、溫度等狀態參數，及時掌握電路運行狀況；同時系統具有良好的擴散性，把數據上傳至消防火災自動報警系統，由消防火災自動報警系統遠程切斷火災發生點的負載和電源等。
電氣火災監控系統各項參數指標*符合國家技術標準，已通過國家消防電子產品質量監督檢驗中心的型式檢驗，并獲得國家強制性產品認證證書。
結合高速公路項目的實際情況，采用三層分布的系統結構*能滿足現場安全、經濟、可靠的剩余電流監測需求，有多種系統結構（單主站、單子站／多子站、雙機冗余式、服務 器式等），并提出“一體集成，兩個網絡，三層分布"的系統結構理念，由設備層、通訊層及主站層3個不同層次中的設備，通過現場總線網及以太網兩個網絡連接形成一個有機整體。
基于事故預警缺乏、事故發生后處理困難等多種弊端，設置電氣火災監控系統，用于探測剩余電流、溫度、過電流等信號，發出聲光報警，準確地確定故障線路位置，防止電氣火災的發生，完成建設目標。
（1）電氣火災早期捕獲：針對線路老化、剩余電流、接觸不良、亂拉亂接等各類電氣安全隱患，以及過流、過載、過壓、欠壓等不良運行狀況，基于智能化的數學模型，幫助電氣維護人員發現更多人工難以發現的電氣安全隱患，達到早發現、早處置，將隱患消滅在萌芽狀態。
（2）全面評價各類隱患以及隧道、服務區、數據中心、監控中心、綜合管理大樓等的電氣安全狀況，使各類人員能夠更加全面、精細和直觀地掌握電氣安全狀況。
（3）實現在線管理，管理人員和維護人員可以實時查詢各個監測點相關數據。一方面管理人員可以直接、準確地掌握電氣安全信息，避免隱患被深埋；另一方面維護人員能夠隨時掌握各個配電箱的電氣參數，可提高維護效率，給相關人員的巡檢工作帶來很大的便利。
（4）運營管理的數字化轉型，將企業運營數字化，為決策者提供真實、準確的決策依據。
四 高速公路電氣火災監控系統重要產品
1.電氣火災監控探測器
ARCM系列電氣火災監控探測器（以下簡稱探測器），是針對 0.4kV 以下的 TT、TN 系統設計的，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度、過電流、過電壓等火災危險參數實施監控和管理，從而預防電氣火災的發生，并實現了對多種電力參數的實時監測，為能耗管理提供數據。
產品采用微控制器技術，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數字化，網絡化于一身，是建筑電氣火災預防監控、系統絕緣老化預估等的理想選擇。
產品符合 GB14287.2-2014《電氣火災監控系統 第 2 部分：剩余電流式電氣火災監控探測器》、GB14287.3-2014《電氣火災監控系統 第 3 部分：測溫式電氣火災監控探測器》的標準要求。
表一 嵌入式安裝探測器
表二 導軌式安裝探測器
2.故障電弧探測器
故障電弧探測器（以下簡稱探測器）對接入線路中的故障電弧（包括故障并聯電弧、故障串聯電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現場的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監控設備，以實現預警火災發生的目的。
故障電弧探測器適用于工業與民用建筑中 10KW 及其以下的電氣線路，其保護線路長度不宜大于 100 米。
產品遵循國標 GB 14287.4-2014，可適用于養老院、學校、商業建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂場所等。
3.電氣火災監控設備
Acrel-6000/B 電氣火災監控系統是安科瑞自主研發的集監視、報警、管理于一體的計算機測控系統，該系統適 用于大型商場、生活小區、工礦企業、辦公大樓、商場酒店等區域電氣防火的集中監控管理。
Acrel-6000/B 型電氣火災監控設備是 Acrel-6000 電氣火災監控系統的核心，監控設備通過 RS485 總線與多臺電氣火災監控探測器相連，構成集散式電氣火災監控系統，實時監控電氣線路的工作狀態。監控設備能實時接收處理各路探測器發送的漏電、溫度信號，同時在液晶屏幕上顯示，當漏電、超溫報警及電源或通訊發生故障時，監控設備能發出聲光報警信號，在屏幕上顯示故障位置及報警類型，并具有數據存儲、查詢和報警控制信號輸出等功能，還具備對探測器的遠程復位控制功能。
本設備結構合理、體積小、可靠性高、功能較強、維護方便、性價比高，系統界面直觀、易用。執行標準：本設備符合國家標準 GB14287.1《電氣火災監控系統 第 1 部分：電氣火災監控設備》。
五 高速公路電氣火災監控系統功能
1. 監控報警功能
監控設備能接收多臺探測器的漏電、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，直至按顯示屏“復位"按鈕（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顯示屏“消聲"按鈕（按鍵）手動消除。
① 剩余電流故障（漏電）：故障單元屬性（部位、類型）；
② 溫度報警（超溫）： 故障單元屬性（部位、類型）；
③ 電流故障（過流）： 故障單元屬性（部位、類型）。 監控報警響應時間： ≤10s 監控報警聲壓級（A 計權）：≥70dB／1m 監控報警光顯示：紅色 LED 指示燈，紅色光報警信號應保持，直至手動復位 監控報警聲信號：可手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動。
2. 控制輸出功能
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. 故障報警功能
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。
① 監控設備與探測器之間的通訊連接線發生斷路或短路；
② 探測器與剩余電流傳感器、溫度傳感器之間連接線發生短路或短路；
③ 監控設備主電源欠壓或斷電；
④ 給電池充電的充電器與電池之間的連接線發生斷路或短路。
故障報警響應時間：≤100s； 監控報警聲壓級（A 計權）：≥70dB／1m； 監控報警光顯示：黃色 LED 指示燈，黃色光報警信號應保持至故障排除； 故障報警聲信號：可手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動； 故障期間，非故障回路的正常工作不受影響。
4. 自檢功能
檢查設備中所有狀態指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。
5. 報警記錄存儲查詢功能
當發生漏電、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。
6. 電源功能
當主電源發生停電、欠壓等故障時，監控設備可自動切換到備用電源工作，當主電源恢復正常供電時，自動 切回到主電源，切換過程中保證監控設備連續平穩運行。
7. 對探測器控制功能
通過監控軟件操作，可對連接到本設備的所有探測器進行遠程復位控制。
8. 權限控制功能
為確保監控系統的安全運行，監控設備軟件操作權限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權限。
① 日常值班級：實時狀態監視、事件記錄查詢；
② 監控操作級：實時狀態監視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢；
③ 系統管理級：實時狀態監視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢，
六 高速公路AcrelEMS-HIW平臺
1大平臺首頁
項目概況、設備狀態、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統計、設備臺賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。
2 實時監控
實時監控可以查看項目名稱下的設備信息和探測器信息，探測器詳細信息包括項目名稱、所屬設備、剩余電流、溫度、三相電壓電流、DI、DO等實時狀態信息。同時具備權限的管理人員還可以對監控單元進行遠程復位、分合閘等操作。
3隱患管理
系統在產生報警或隱患后，系統可以針對工程人員派發工單，處理完以后工程人員能夠在系統中填寫相關工單任務記錄，以供歷史查詢。
4數據匯總
數據匯總菜單欄主要對平臺監測到的所有隱患和遙控記錄進行匯總展示，隱患記錄可以選擇曲線或者表格形式。
5手機APP
通過手機APP，在手機上實時查看項目信息。
七 總結
目前，很多行業并沒有對配電安全引起高度重視。隨著電氣火災監控產品性能的不斷完善，電氣火災監控系統也會越來越突出其產品特性，將發揮重要作用。
參考文獻
[1]安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊.2020.08
[2]安科瑞電氣股份有限公司
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版
[4]吳蕩儒.電氣火災監控系統在高速公路的應用 [J] 2019(12)-0048-03
作者介紹：
任運業，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為高速公路行業，繼電保護，操控測溫等應用。
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