艾優(yōu)花
安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801;
摘要:本文簡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理,分析了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在應用中的設計依據(jù)和相關規(guī)范。后通過安科瑞剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在特斯拉超級工廠(2期)項目的實例介紹,闡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及其重要意義。
關鍵詞:電氣火災;剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器;Acrel-6000/B;特斯拉超級工廠(2期)。
0概述
特斯拉超級工廠(2期)項目,位于上海市浦東新區(qū)臨港產業(yè)區(qū)江山路5000號。
特斯拉超級工廠(2期)項目共有ARCM300-J1、ARCM200L-J8T8剩余電流式火災探測器340只,安裝于聯(lián)合廠房3A-GA配電室、聯(lián)合廠房3A-BIW配電室和聯(lián)合廠房3B配電室?,F(xiàn)場火災探測器采用總線方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁掛式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有安裝運輸方便、性價比高、維護方便等優(yōu)點。
1參考標準
近年來,國家為了加大電氣火災監(jiān)控防范的力度,相繼制訂或修改了一批相關標準規(guī)范,加強對電氣火災的預防。主要有:
(1).GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》,其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統(tǒng)。
(2).GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》,在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設置剩余電流動作電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學校等等。
(3).國家標準《建筑電氣火災預防要求和檢測方法》有關條文也明確要求“應在電源進線端設置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器”。
(4).電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的產品應滿足:GB14287.1-2005《電氣火災監(jiān)控設備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》
(5).電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》
(6).電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的供電應滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求
(7).電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計應滿足《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計方法》的要求(暫行規(guī)定)
2系統(tǒng)組成
根據(jù)國家標準GB14287-2005《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)》以及相關規(guī)范《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計方法》(暫行規(guī)定),則電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成應包括:電氣火災監(jiān)控設備、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器以及測溫式電氣火災監(jiān)控探測器等三個基本產品種類所組成。
剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構,由站控管理層、網絡通訊層和現(xiàn)場設備層組成。各電氣火災監(jiān)控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口,采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入壁掛式主機。
系統(tǒng)組網結構
1)站控管理層
站控管理層針對電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員,是人機交互的直接窗口,也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備,如觸摸屏、UPS電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件對現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析、處理,并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應現(xiàn)場運情況。
監(jiān)控主機:用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉發(fā)。為系統(tǒng)內或外部提供數(shù)據(jù)接口,進行系統(tǒng)管理、維護和分析工作。
UPS:保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電,在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時,保證站控管理層設備的正常運行。
后臺監(jiān)控設備設置在消控中心。
2)網絡通訊層
通訊介質:系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線,以RS485接口,MODBUS通訊協(xié)議實現(xiàn)現(xiàn)場設備與上位機的實時通訊。
3)現(xiàn)場設備層
現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端,主要為ARCM200BL-J1剩余式電氣火災監(jiān)控探測器。ARCM200型剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器,是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)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(shù)實施監(jiān)控和管理,從而預防電氣火災的發(fā)生。產品采用先進的微控制器技術,集成度高,體積小巧,安裝方便,集智能化,數(shù)字化,網絡化于一身,是建筑電氣火災預防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預估等的理想選擇。產品符合 GB14287.2-2005《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分:剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》的標準要求。
現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構成數(shù)據(jù)采集終端,向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。測量探測器擔負著基層的數(shù)據(jù)采集任務,其監(jiān)測的數(shù)據(jù)完整、準確并實時傳送至監(jiān)控主機。便于運行人員監(jiān)控現(xiàn)場設備運行狀態(tài),故障報警等情況,有效預防火災事故發(fā)生。
3系統(tǒng)特點和工作原理
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的特點在于剩余電流監(jiān)控方面屬于前期預報警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)不同,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)早期報警是為了避免損失,而傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)是為了減少損失。所以,這就是說為什么不管是新建或是改建工程項目,尤其是已經安裝了火災自動報警系統(tǒng)的單位,仍需要安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)測量剩余電流和溫度兩個物理量。
剩余電流測量是根據(jù)基爾霍夫電流定律:在同一時刻,電路中流入和流出一個節(jié)點的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例,將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器,當系統(tǒng)未發(fā)生漏電時,流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零,此時,剩余電流互感器感應出的二次電流也為0;當某相對大地發(fā)生漏電,此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零,其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災探測器,經運算放大、A/D轉換后送入CPU,經過一系列算法后,對變化的幅值進行分析、判斷,并與報警設定值進行比較,若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。
溫度測量采用溫度傳感器,一般采用Pt100傳感器進行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩(wěn)定、量程范圍大,適合在現(xiàn)場監(jiān)測線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當溫度發(fā)生變化時,Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化,將該電阻信號傳輸?shù)诫姎饣馂奶綔y器,經過一系列信號轉化和運算后,將終結果同溫度報警定值進行比較,若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。
4系統(tǒng)介紹
Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是本公司自主研發(fā)的用于接收剩余電流式電氣火災探測器等現(xiàn)場設備信號,以實現(xiàn)對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)應用于大型商場、生活小區(qū)、生產基礎、辦公大樓、商場酒店等區(qū)域的消防控制中心,對分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信,方便實現(xiàn)監(jiān)控與管理。本系統(tǒng)采用標準的Modbus現(xiàn)場總線將具有通信功能的探測器相互連接起來,當現(xiàn)場保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設定值時,能發(fā)出報警信號、控制信號,能指示報警部位并保存報警信息。
主要技術參數(shù)
(1).電源:
?、?額定工作電壓AC220V(-15% ~ +10%)
?、?備用電源:主電源欠壓或停電時,維持監(jiān)控設備工作時間 ≥4小時
(2).工作制:
24小時工作制
(3).通訊方式:
RS485總線通訊,Modbus-RTU通信協(xié)議,傳輸距離1km,可通過中繼器延長通訊傳輸距離
(4).監(jiān)控容量:
?、?監(jiān)控設備高可監(jiān)控200個監(jiān)控單元(探測器)
② 可配接ARCM系列監(jiān)控探測器
(5).監(jiān)控報警項目:
?、?剩余電流故障(漏電):故障單元屬性(部位、類型)
?、?溫度報警(超溫): 故障單元屬性(部位、類型)
?、?電流故障(過流): 故障單元屬性(部位、類型)
監(jiān)控報警響應時間: ≤30s
監(jiān)控報警聲壓級(A計權):≥70dB/1m
監(jiān)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(jiān)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
(6).故障報警項目:
?、?監(jiān)控設備與探測器之間的通訊連接線發(fā)生斷路或短路
② 監(jiān)控設備主電源欠壓或斷電
?、?給電池充電的充電器與電池之間的連接線發(fā)生斷路或短路
故障報警響應時間:≤100s
監(jiān)控報警聲壓級(A計權):≥70dB/1m
監(jiān)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
(7).控制輸出:
報警控制輸出:1組常開無源觸點,容量:AC250V 3A或DC30V 3A
(8).自檢項目:
?、?指示燈檢查:報警、故障、運行、主電源、備用電源指示燈
② 顯示屏檢查
?、?音響器件檢查
自檢耗時 ≤60s
(9).事件記錄:
① 記錄內容:記錄類型、發(fā)生時間、探測器編號、區(qū)域、故障描述,可存儲記錄不少于2萬條
?、?記錄查詢:根據(jù)記錄的日期、類型等條件查詢
(10).操作分級:
① 日常值班級:實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢
② 監(jiān)控操作級:實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢
?、?系統(tǒng)管理級:實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢,監(jiān)控設備系統(tǒng)參數(shù)查詢、監(jiān)控設備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除
(11).使用環(huán)境條件:
① 工作場所:消防控制室內、有人值班的變配電所(配電室)、有人值班的房間內墻壁上
?、?nbsp;工作環(huán)境溫度:0℃~40℃
?、?nbsp;工作環(huán)境相對濕度:5%~95%RH
④ 海拔高度:≤2500m
基本功能
(1).監(jiān)控報警功能:
監(jiān)控設備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息,報警時發(fā)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”按鈕遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。
(2).故障報警功能:
通訊故障報警:當監(jiān)控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時,監(jiān)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(fā)出故障報警聲音。
電源故障報警:當主電源或備用電源發(fā)生故障時,監(jiān)控設備也發(fā)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。
(3).自檢功能:
檢查設備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。
(4).報警記錄存儲查詢功能:
當發(fā)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(shù)據(jù)庫中,當報警解除、排除故障時,同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。
(5).電源功能:
當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時,監(jiān)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(jiān)控設備連續(xù)平穩(wěn)運行。
(6).對探測器控制功能:
通過監(jiān)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。
(7).權限控制功能:
為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運行,監(jiān)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。
該系統(tǒng)自投運以來,運行良好,在預防電氣火災方面發(fā)揮了重要作用,獲得了客戶對產品和公司的認可與信賴。
參考文獻
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6