浅谈电气火灾监控系统在高速公路的应用

时间：2022-10-21作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：451

摘要：介绍了高速公路电气火灾行业现状，阐述了 GB50116-2013《火灾自动化报警系统设计规范》中对剩余电流式和测温式电气火灾监控探测器的安装要求，分析Acrel-6000电气火灾监控系统的功能，其集监测管理、故障报警、分析记录等功能于一体，可大大降低高速公路场合的电气火灾发生率。
关键词： 高速公路；电气火灾监控系统；系统功能；监控报警功能
 
引言
       随着经济的高速发展和人们生活水平的不断提高，电力设施和设备已与工作和生活密不可分，电力甚至成为现在各行各业发展的基础前提。但由于种种原因，电力能源在带给人们工作和生活的便利的同时，由电气设备产生的问题对人身、财产安全构成巨大的威胁，甚带来灾难。据部消防局《中国火灾年鉴》统计，我国平均每年由于电气故障引发的火灾起数，约占总火灾起数的30％，占重、特大火灾起数的比例基本上在40％～50％，在所有火灾中居前位。
       随着国家大力发展基础建设，高速公路建设越来越多。高速公路供配电系统是高速公路中的电气火灾重点防范区。而在大型发电厂、重要的公建/商建建筑中早已实施的应对剩余电流和设备过热问题的电气火灾监控系统仍未在高速公路变电所中得到应用。
一 高速公路电气火灾行业现状
      （1）电气线路复杂，监管困难。高速公路线路众多，各分支线路庞大，用电线路复杂，供电线路触电及电火花引起火灾或其他事故比较多见，一旦发生险情，造成人员伤亡及巨大的财产损失。
      （2）分布范围广，难以巡检。高速公路线路长，分布范围广，消防运维人员难以对各个电气线路进行排查，存在火灾隐患。 
      （3）缺乏数据信息通道，无法*监督。项目整体缺乏信息沟通渠道，无法实现数据的统计、分析与应用，监督管理工作缺乏科学决策依据。
      （4）地势复杂，火灾扑救困难重重。高速公路隧道众多，一般都建在山区或水边，隧道洞口开阔地的面积较小，没有大的停车位置，现场作业的消防车辆无法通行，加上洞内通讯信号受阻，使扑救人员与隧道外指挥人员联系不便，影响救援。
二 国家标准要求
       GB50116-2013《火灾自动化报警系统设计规范》针对剩余电流式和测温式电气火灾监控探测器的安装要求提出：“9.2.1条 剩余电流式电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则，宜设置在一级配电柜（箱）的出线端。在供电线路泄漏电流大于 500mA时，宜在其下一级配电柜（箱）设置”；“9.3.1测温式电气火灾监控探测器应设置在电缆接头、端子、重点发热部件等部分”。
       根据 GB50116-2013《火灾自动化报警系统设计规范》，对电气火灾隧道的安装提出要求。
三 高速公路电气火灾监控系统构成
       Acrel-6000电气火灾监控系统是集多年系统集成经验、经大量实践研发的服务于常规供电网络的监控系统，是具有集监测管理、故障报警、分析记录等功能于一体的智能化系统，可大大降低应用场合的电气火灾发生率。
       系统监控后台通过实时监控、显示并储存故障发生点或点的剩余电流、温度等状态参数，及时掌握电路运行状况；同时系统具有良好的扩散性，把数据上传至消防火灾自动报警系统，由消防火灾自动报警系统远程切断火灾发生点的负载和电源等。
       电气火灾监控系统各项参数指标完全符合国家技术标准，已通过国家消防电子产品质量监督检验中心的型式检验，并获得国家强制性产品。
       结合高速公路项目的实际情况，采用三层分布的系统结构完满足现场安全、经济、可靠的剩余电流监测需求，有多种系统结构（单主站、单子站／多子站、双机冗余式、服务 器式等），并提出“一体集成，两个网络，三层分布”的系统结构理念，由设备层、通讯层及主站层3个不同层次中的设备，通过现场总线网及以太网两个网络连接形成一个整体。


       基于事故预警缺乏、事故发生后处理困难等多种弊端，设置电气火灾监控系统，用于探测剩余电流、温度、过电流等信号，发出声光报警，准确地确定故障线路位置，防止电气火灾的发生，完成建设目标。
      （1）电气火灾早期捕获：针对线路老化、剩余电流、接触不良、乱拉乱接等各类电气安全隐患，以及过流、过载、过压、欠压等不良运行状况，基于智能化的数学模型，帮助电气维护人员发现多人工难以发现的电气安全隐患，达到早发现、早处置，将隐患消灭在萌芽状态。
      （2）全面评价各类隐患以及隧道、服务区、数据中心、监控中心、综合管理大楼等的电气安全状况，使各类人员能够加全面、精细和直观地掌握电气安全状况。 
      （3）实现在线管理，管理人员和维护人员可以实时查询各个监测点相关数据。一方面管理人员可以直接、准确地掌握电气安全信息，避免隐患被深埋；另一方面维护人员能够随时掌握各个配电箱的电气参数，可提高维护效率，给相关人员的巡检工作带来很大的便利。 
      （4）运营管理的数字化转型，将企业运营数字化，为决策者提供真实、准确的决策依据。
 
四 高速公路电气火灾监控系统重要产品
1.电气火灾监控探测器
       ARCM系列电气火灾监控探测器（以下简称探测器），是针对 0.4kV 以下的 TT、TN 系统设计的，通过对配电回路的剩余电流、导线温度、过电流、过电压等火灾危险参数实施监控和管理，从而预防电气火灾的发生，并实现了对多种电力参数的实时监测，为能耗管理提供数据。
       产品采用的微控制器技术，集成度高，体积小巧，安装方便，集智能化，数字化，网络化于一身，是建筑电气火灾预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。
       产品符合 GB14287.2-2014《电气火灾监控系统 2 部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》、GB14287.3-2014《电气火灾监控系统 3 部分：测温式电气火灾监控探测器》的标准要求。
      表一 嵌入式安装探测器


      表二 导轨式安装探测器


2.故障电弧探测器
       故障电弧探测器（以下简称探测器）对接入线路中的故障电弧（包括故障并联电弧、故障串联电弧）进行有效的检测，当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时，可以进行现场的声光报警，并将报警信息传输给上端监控设备，以实现预警火灾发生的目的。
       故障电弧探测器适用于工业与民用建筑中 10KW 及其以下的电气线路，其保护线路长度不宜大于 100 米。
       产品遵循国标 GB 14287.4-2014，可适用于养老院、学校、商业建筑、宾馆、工厂、库房、图书馆、办公室、家庭住宅、以及场所等。
  


3.电气火灾监控设备


       Acrel-6000/B 电气火灾监控系统是安科瑞*的集监视、报警、管理于一体的计算机测控系统，该系统适 用于大型商场、生活小区、工矿企业、办公大楼、商场酒店等区域电气防火的集中监控管理。 
       Acrel-6000/B 型电气火灾监控设备是 Acrel-6000 电气火灾监控系统的，监控设备通过 RS485 总线与多台电气火灾监控探测器相连，构成集散式电气火灾监控系统，实时监控电气线路的工作状态。监控设备能实时接收处理各路探测器发送的漏电、温度信号，同时在液晶屏幕上显示，当漏电、温报警及电源或通讯发生故障时，监控设备能发出声光报警信号，在屏幕上显示故障位置及报警类型，并具有数据存储、查询和报警控制信号输出等功能，还具备对探测器的远程复位控制功能。 
       本设备结构合理、体积小、可靠性高、功能较强、维护方便、，系统界面直观、易用。执行标准：本设备符合国家标准 GB14287.1《电气火灾监控系统 1 部分：电气火灾监控设备》。


五 高速公路电气火灾监控系统功能
1. 监控报警功能 
       监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息，报警时发出声光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯 亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按显示屏“复位”按钮（按键）远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用显示屏“消声”按钮（按键）手动消除。 
       ① 剩余电流故障（漏电）：故障单元属性（部位、类型）； 
       ② 温度报警（温）： 故障单元属性（部位、类型）；
       ③ 电流故障（过流）： 故障单元属性（部位、类型）。 监控报警响应时间： ≤10s 监控报警声压级（A 计权）：≥70dB／1m 监控报警光显示：红色 LED 指示灯，红色光报警信号应保持，直至手动复位 监控报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动。
2. 控制输出功能 
       当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继 电器释放。 
3. 故障报警功能 
       通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中 相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。 
       电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。 
       ① 监控设备与探测器之间的通讯连接线发生断路或短路；
       ② 探测器与剩余电流传感器、温度传感器之间连接线发生短路或短路； 
       ③ 监控设备主电源欠压或断电； 
       ④ 给电池充电的充电器与电池之间的连接线发生断路或短路。 
        故障报警响应时间：≤100s； 监控报警声压级（A 计权）：≥70dB／1m； 监控报警光显示：黄色 LED 指示灯，黄色光报警信号应保持至故障排除； 故障报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动； 故障期间，非故障回路的正常工作不受影响。 
4. 自检功能 
       检查设备中所有状态指示灯、显示屏、喇叭是否正常。 
5. 报警存储查询功能 
       当发生漏电、温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种、快速的查询方法。 
6. 电源功能 
       当主电源发生停电、欠压等故障时，监控设备可自动切换到备用电源工作，当主电源恢复正常供电时，自动 切回到主电源，切换过程中保证监控设备连续平稳运行。
7. 对探测器控制功能 
       通过软件操作，可对连接到本设备的所有探测器进行远程复位控制。 
8. 权限控制功能 
       为确保监控系统的安全运行，监控设备软件操作权限分为三级，不同级别的操作员具有不同的操作权限。 
       ① 日常值班级：实时状态监视、事件查询； 
       ② 监控操作级：实时状态监视、事件查询、探测器远程复位、设备自检； 
       ③ 系统管理级：实时状态监视、事件查询、探测器远程复位、设备自检，
 
六 高速公路AcrelEMS-HIW平台
1大平台首页
       项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。


2 实时监控
       实时监控可以查看项目名称下的设备信息和探测器信息，探测器详细信息包括项目名称、所属设备、剩余电流、温度、三相电压电流、DI、DO等实时状态信息。同时具备权限的管理人员还可以对监控单元进行远程复位、分合闸等操作。


3隐患管理
      系统在产生报警或隐患后，系统可以针对工程人员派发工单，处理完以后工程人员能够在系统中填写相关工单任务记录，以供历史查询。
 


4数据汇总
      数据汇总菜单栏主要对平台监测到的所有隐患和遥控记录进行汇总展示，隐患记录可以选择曲线或者表格形式。


5手机APP
      通过手机APP，在手机上实时查看项目信息。
 


七 总结
       目前，很多行业并没有对配电安全引起高度重视。随着电气火灾监控产品性能的不断完善，电气火灾监控系统也会越来越其产品特性，将发挥重要作用。
 
参考文献
      [1]安科瑞电气股份有限公司产品选型手册.2020.08
      [2]安科瑞电气股份有限公司官网
      [3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
      [4]吴荡儒.电气火灾监控系统在高速公路的应用  [J] 2019(12)-0048-03

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