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Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在北京萬科項目中的應(yīng)用

2014/11/26 15:12:12   安科瑞電氣股份有限公司  供稿
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徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

    摘要:介紹安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在北京萬科項目中的應(yīng)用,簡析相關(guān)國家標準和設(shè)計規(guī)范。

    0 前言

    電氣火災(zāi)一般是指由于電氣線路、用電設(shè)備及供配電設(shè)備出現(xiàn)故障性釋放的熱能,如高溫、電弧、電火花以及非故障性釋放的能量;如電熱器具的熾熱表面,在具備燃燒條件下引燃本體或其它可燃物而造成的火災(zāi),也包括由雷電和靜電引起的火災(zāi)。以電氣火災(zāi)的漏電故障為例,電氣線路及裝置因絕緣破損有接地故障時,在漏電故障點和導(dǎo)電不良連接處將引起電弧、電火花,這種電弧具有很大阻抗和電壓降,它限制了故障電流,使過電流保護器不能動作或不能及時動作來切斷電源,而幾百毫安的漏電電弧產(chǎn)生的局部高溫達2000℃以上,就足以引燃周圍的可燃物而引起電氣火災(zāi)。

    公安部消防局《中國火災(zāi)統(tǒng)計年鑒》顯示:近十年的火災(zāi)事故中,電氣火災(zāi)居首位,且所占比例在30%,且逐年呈上升趨勢,造成的損失十分慘重。事實上,電氣火災(zāi)已成為消防安全的主要致災(zāi)因素,不僅次數(shù)多、損失大,而且多年來一直居高不下。

    本文就電氣火災(zāi)系統(tǒng)在北京萬科項目中的應(yīng)用,簡單介紹安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)系統(tǒng)的實際應(yīng)用和其實際意義。

    1 項目概況

    北京萬科辦公樓是一綜合商業(yè)建筑,本建筑由商業(yè)辦公大樓和超市組成,辦公大樓的以每層或每戶出租的形式商業(yè)化運作。由于本項目為高層商用辦公樓,用電負荷較大。本大樓共計有3個配電間。其中超市配電間負責整個超市部分的動力,照明,插座用電,一號配電間和二號配電間負責整個辦公大樓部分的動力、照明、插座以及特殊用電。超市配電間、一號配電間、二號配電間的所有出線回路。每個出線回路終端獨立對應(yīng)一個配電箱。

    為了監(jiān)控整個配電系統(tǒng)是否存在電氣火災(zāi)隱患,現(xiàn)須根據(jù)本項目的情況設(shè)計一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)須實時監(jiān)測重要回路的剩余電流值、箱體回路的實時溫度,監(jiān)測的數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺主機,當發(fā)生剩余電流值越限、溫度越限時,后臺能進行聲光報警,同時后臺能夠和消防火災(zāi)報警系統(tǒng)實現(xiàn)消防聯(lián)動。

    2 參照標準

    近年來,國家為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度,相繼制訂或修改了一批相關(guān)標準規(guī)范,加強對電氣火災(zāi)的預(yù)防。相關(guān)的標準規(guī)范已經(jīng)對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提出了具體的要求,本項目中選用的安科瑞Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計參照的標準主要有:

    1.GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》,其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。

    2.GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》,在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設(shè)置剩余電流動作電氣火災(zāi)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(xué)校等等。

    3.國家標準《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進線端設(shè)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》

    5.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

    6.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求

    7.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》的要求(暫行規(guī)定)

    3.系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計

Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在北京萬科項目中的應(yīng)用

    1)站控管理層

    站控管理層針對電氣火災(zāi)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)的最上層部分。安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機充分考慮到用戶的操作習(xí)慣,和持續(xù)穩(wěn)定運行,參照的相應(yīng)的國家標準和規(guī)范。主機主要由監(jiān)控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機等設(shè)備組成。將現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)信息進行計算、分析、處理,并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應(yīng)給終端管理人員。使管理人員能夠?qū)崟r掌握系統(tǒng)動態(tài),且實現(xiàn)故障信息可追循,信息可導(dǎo)出等功能。

    鑒于本項目中儀表點位以及數(shù)據(jù)量的規(guī)模,現(xiàn)為項目配置安科瑞Acrel-6000/Q主機,本主機的具體參數(shù)見下文介紹。

    2)網(wǎng)絡(luò)通訊層

    本項目中的所有儀表須嚴格按照手拉手的形式連接,且所有的通訊總線須沿著弱電橋架鋪設(shè)。本項目的3個配電間的數(shù)據(jù)總線設(shè)計為一個配電間單獨一根總線,獨立的總線便于后期系統(tǒng)的維護,發(fā)生漏電流報警時也可以根據(jù)后期我方提供的點檢表快速定位故障回路,快速排除故障。具體的手拉手連接如下圖所示:

    現(xiàn)場電氣火災(zāi)探測器通過雙絞線(ZR-RVSP2*1.0)以手拉手方式進行通訊連接,每根總線的儀表數(shù)量在20只左右。每根總線具體連接方式如下:

Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在北京萬科項目中的應(yīng)用

    3)現(xiàn)場設(shè)備層

    本項目中共計3個配電室,配電室內(nèi)的每個配電柜都有多個抽屜柜。根據(jù)以上情況現(xiàn)為其配置安科瑞ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器ARCM200L-J8,此款探測器性能:8回路剩余電流監(jiān)測、2路溫度監(jiān)測、2路開關(guān)量輸入、2路繼電器輸出、LCD顯示、RS485/Modbus協(xié)議。

    ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器,是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計的,通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過電流、過電壓等火災(zāi)危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理,從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生,并實現(xiàn)了對多種電力參數(shù)的實時監(jiān)測,為能耗管理提供精確的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用先進的微控制器技術(shù),集成度高,體積小巧,安裝方便,集智能化,數(shù)字化,網(wǎng)絡(luò)化于一身,是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分:剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》的標準要求。

    4系統(tǒng)特點和工作原理

    鑒于本項目的規(guī)模,項目電氣火災(zāi)檢測點位的實際情況。無論在終端剩余電流探測器還是后臺主機都是根據(jù)本項目的實際情況來進行設(shè)計的。

    本項目的系統(tǒng)特點可總結(jié)為一下3點:

    1.終端探測器選用8回路剩余電流探測器、方便安裝、節(jié)省成本、便于后期維護。

    2.RS485總線連接方便,可操作性強。總線布線時走的是弱電橋架,不會受到強電的影響,確保的整個系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定。

    3.考慮到本項目中儀表數(shù)據(jù)量,客戶要求。本項目的主機選用琴臺式。琴臺式主機界面簡潔,系統(tǒng)操作方便,適合本項目中的配電間環(huán)境和客戶的相關(guān)操作要求。

    電氣火災(zāi)系統(tǒng)工作原理

    1.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(yīng)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(zāi)探測器,經(jīng)運算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU,經(jīng)過一系列算法后,對變化的幅值進行分析、判斷,并與報警設(shè)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(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

    2.終端探測器負責監(jiān)測各個回路的剩余電流值,將剩余電流值的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機。終端探測器還負責其監(jiān)測回路剩余電流值的實時顯示,同時能夠設(shè)置限值,當剩余電流值越限時能夠發(fā)出聲光報警,提醒管理人員及時維護、整改。

    3.儀表通過RS485總線將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機,系統(tǒng)主機將上傳數(shù)據(jù)通過圖形、報表、事件記錄等形式反映整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

    5 系統(tǒng)設(shè)計注意事項和方法

    5.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測剩余電流和溫度兩類對象,在設(shè)計時應(yīng)注意的基本要點

    (1)關(guān)于剩余電流

    由于剩余電流監(jiān)測的原理采用了基爾霍夫電流定律,所以,對所應(yīng)用的低壓配電系統(tǒng)形式有一定要求。目前,可以應(yīng)用剩余電流互感器的低壓配電系統(tǒng)有:TT系統(tǒng),IT系統(tǒng),TN-S系統(tǒng),不能使用在TN-C系統(tǒng)中。對將要設(shè)計安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶,不管是新工程或舊工程改造項目,首先要調(diào)查核實該用戶低壓配電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地形式是什么,否則,設(shè)計安裝剩余電流互感器的點位進行檢測是根本無法施行的。

    關(guān)于AC220V單相供電系統(tǒng),剩余電流互感器只要套住L/N兩根電源線即可,但要求中性線N此后不容許再接地。對于AC380V三相供電系統(tǒng),由于有三相三線制、三相四線制、三相五線制等使用狀況,則根據(jù)具體情況將剩余電流互感器同時套住A/B/C三相電源線,或同時套住A/B/C/N線。同理,要求中性線N此后不許再接地,保護線PE不得穿過互感器。

    在系統(tǒng)接地的形式為TN-C型時工業(yè)自動化網(wǎng),必須將其改造為TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系統(tǒng)后,才可以安裝剩余電流檢測裝置。

    (2)關(guān)于溫度

    溫度測量與系統(tǒng)接地的形式無關(guān),主要考慮包括線纜在內(nèi)的低壓配電裝置中關(guān)鍵部位的溫度,一般在二級保護的線路中應(yīng)用。溫度探頭Pt100可采用接觸式布置法,當被檢測對象為絕緣體時,宜將探測器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測對象的表面。當被檢測對象為配電柜內(nèi)部溫度變化時,可采用非接觸式布置,靠近發(fā)熱部件。

    5.2 系統(tǒng)設(shè)計中的點位分配

    根據(jù)國家標準GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》4.4條中關(guān)于分級保護的規(guī)定,安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控裝置時,點位分配原則的步驟是:

    (1)研究分析被控低壓AC380V/220V配電線路的相關(guān)圖紙,將建筑電氣的分布情況調(diào)查核實,確定配電設(shè)備(如配電柜、箱、盤、電纜等重要設(shè)備)的位置,把每一個監(jiān)控探測器分配到相應(yīng)的配電設(shè)備上,以此來確定探測器的數(shù)量,避免重設(shè)浪費。

    (2)確定分級保護。為了縮小發(fā)生人身電擊事故和接地故障切斷電源時引起的停電范圍,通常在供電線路的不同地點安裝三級(或兩級)不同容量的剩余電流保護裝置,以形成分級保護。根據(jù)用電負載及線路情況,一般分兩級或三級保護,適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村第一級和第二級保護。

    其中,重要線路應(yīng)包括安防、消防、應(yīng)急電源、通道照明線路及不容許停電的重要場所。

    (3)二級保護中,所有開關(guān)處都要設(shè)置安裝剩余電流火災(zāi)監(jiān)控探測器,即在線路的電源端(第一級保護)和分支首端(第二級也稱為末端保護)都要安裝剩余電流探測器,并接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),只作火災(zāi)監(jiān)控報警用。

    (4)三級保護中,第三級(即末端保護)開關(guān)處應(yīng)設(shè)置剩余電流探測器及動作保護裝置,但不接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),為的是防止人身觸電。

    (5)溫度檢測是以配電設(shè)備異常時發(fā)熱為基本原則而進行的。

    1)變壓器低壓側(cè)出線端子、變壓器體溫(風溫、油溫、水溫)測試點、負荷開關(guān)觸頭。

    2)各配電柜(箱)的進出母線接點、自動開關(guān)(斷路器、刀開關(guān))觸頭、大電流導(dǎo)線集中部位、線纜駁接點。

    3)母聯(lián)柜主接點、刀開關(guān)觸頭。

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