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方案设计

LFS200电气火灾监控系统基本结构及可靠性分析

发布时间:2015-7-21 14:18:59  作者:固德力安

  电气火灾监控系统基本结构及可靠性分析

  LFS200电气火灾监控系统是指当被保护线路中的被探测参数超过报警预设值时,能发出报警信号,控制信号,并能指示报警部位的系统.与传统的火灾自动报警系统不同,LFS200电气火灾监控系统属于先期预警系统.前者的应用目的是为了减少火灾带来的损失,而后者的设计目的是为了避免火灾的发生.目前,国家已经出台了一系列标准规范LFS200电气火灾监控系统的设计及应用,如:《建筑设计防火规范》(GB50016-2006),《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045— 94(2005版)),《LFS200电气火灾监控系统》(GB14287—2005)等.

  一 LFS200电气火灾监控系统的工作原理

  (一)剩余电流检测元件的检测原理剩余电流检测元件的检测原理如图1所示,其中IL1,IL2和IL3分别表示对应的相线电流,IN表示中性线电流,Id表示相线L1在A点的对地剩余电流,S为任意封闭面.根据基尔霍夫定律:流入任意封闭面的电流有效值相量之和等于零,那么:IL1+IL2+IL3-IN-Id=0,即:IL1+IL2+IL3- IN=Id.因此,穿过剩余电流检测元件三相四线制主电路的电流有效值的相量之和等于对地剩余电流,即Id.

  (二)LFS200电气火灾监控系统的分级保护剩余电流动作保护装置分别装设在供电系统的首端,中间和末端,构成两级或者以上串接保护系统.根据GB13955-2005,采用分级保护时,电源端或分支线路上的剩余电流保护装置与末端的剩余电流保护装置的动作特性应当协调配合,实现具有动作选择性的分级保护,避免大面积停电.一般情况下,在电源端或分支线上,应选用低灵敏度延时型或动作特性可调的剩余电流保护装置.而在末端,仍应使用传统无延时的漏电开关,漏电动作电流I△n≤30mA,额定动作时间 Tn<0.1s,高灵敏度,快速动作型,主要用于防人身触电保护,与漏电火灾报警系统是互补关系.

  (三)LFS200电气火灾监控系统的基本原理LFS200电气火灾监控系统的基本原理可以简单表述为:当电气设备中的电流,温度等参数发生异常或突变时,终端探测头(如剩余电流互感器,温度传感器等)利用电磁场感应原理,温度效应的变化对该信息进行采集,并输送到监控探测器里.采样值经放大,A/D转换后,CPU对参数变化的幅值进行分析,判断,并与报警设定值进行比较.一旦超出设定值,则发出报警信号,同时将信号输送到监控设备中,再经监控设备进一步识别,判定.当确认可能会发生火灾时,监控主机发出火灾报警信号,点亮报警指示灯,发出报警音响,同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息.值班人员则根据以上显示的信息,迅速到事故现场进行检查处理,并将报警信息发送到集中控制台.

  二 LFS200电气火灾监控系统的分类

  根据监控探测器的结构形式,力安科技LFS200电气火灾监控系统可以分为3种类型,即:多功能漏电开关型,分离配置整合型,分离配置型.

  (一)多功能漏电开关型在多功能漏电开关型LFS200电气火灾监控系统中,监控探测器除了自身应有的剩余电流探测(或温度探测),报警功能外,又扩展多项功能,如:过电流,过电压,延时送电,防雷,欠压,组网实现远程集中监控等功能.

  (二)分离配置整合型分离配置整合型LFS200电气火灾监控系统是电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器(包括终端探测头)分离配置型的一种特殊类型.它的总线直接使用普通火灾报警系统的二总线,省去集中控制器和上位机,由火灾报警控制器整合电气火灾监控探测器(包括终端探测头)探测报警功能后一并控制.

  (三)分离配置型在分离配置型LFS200电气火灾监控系统中,电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器(包括终端探测头剩余电流互感器,温度传感器)分离配置.即:通过监控探测器(终端探测头)采样配电柜(箱) 内导电母线中的电流和漏电流信号,经内置单片机系统分析处理后,应用二总线通信约定,上传消防控制室或值班室里的电气火灾监控设备,且进一步分析处理后,进行所需要联动控制,从而完成该系统应有的功能.比较上述3种类型的LFS200电气火灾监控系统,分离配置型LFS200电气火灾监控系统无论在新工程还是在改造工程上的使用都比较方便.因此,这种与低压配电系统相对独立的产品结构形式将是今后LFS200电气火灾监控系统产品的主要发展方向.

  三 基于两总线结构的LFS200电气火灾监控系统

  (一)基于两总线结构的LFS200电气火灾监控系统结构框图根据GB 14287-2005《LFS200电气火灾监控系统》的定义以及工程实践经验,一个完整的LFS200电气火灾监控系统一般由电气火灾监控设备,剩余电流式电气火灾探测器,剩余电流互感器以及电气火灾计算机监控系统等产品构成,如图2所示.

LFS200电气火灾监控系统.jpg

  (二)电气火灾监控设备电气火灾监控设备设于监控中心,通过通讯线路与电气火灾监控探测器相连,具有监控报警显示,参数设置,历史记录,屏蔽,打印,主备电切换等功能,满足GB 14287. 1-2005 《电气火灾监控设备》的要求.当发生电气火灾事故时,值班人员能及时处理,通知电工或专业技术人员排除隐患.

  (三)剩余电流式电气火灾监控探测器剩余电流式电气火灾监控探测器一般装于总电源及各主要支路的输出口,通过剩余电流互感器检测电气线路的剩余电流,具有剩余电流监测,报警显示,脱扣控制,自检,通讯等功能,满足GB 14287. 2-2005《剩余电流式电气火灾监控探测器》的要求.在重点保护范围内,一般每个配电箱安装1只或多只电气火灾监控探测器,可装于配电箱的侧面或附近,也可直接安装在配电箱内.探测器报警值应考虑被监控线路固有的剩余电流,报警设定值不宜小于被保护电气线路和设备正常运行时的泄漏电流最大值的2倍,但不应大于1000mA.剩余电流互感器与剩余电流式电气火灾监控探测器配套使用,使用时可将被监测线路(单相或3相)从互感器穿过,互感器可根据回路额定电流和线径配套选用.

  (四)电气火灾计算机图形监控系统电气火灾计算机图形监控系统是电气火灾控制系统的信息管理中心,通过RS-232接口与电气火灾监控设备相连,接收并显示报警,脱扣,屏蔽,故障等报警和状态信息,可显示报警区域图,总平面图和剩余电流检测曲线,具有信息显示,值班管理,编程,查询,打印等功能.

  四 LFS200电气火灾监控系统的可靠性分析

  (一)串联系统和并联系统的可靠性理论在串联系统中,任一单元的失效(或故障)均可导致系统的失效(或故障),因此串联系统无故障工作概率的变化与系统中的组件数有关.随着组件数目的增加,系统的可靠度降低.系统的可靠性小于其中任何组件的可靠性,系统故障的概率高于任何组件故障的概率.假设Ri (i=1,2,……,n)表示单元i的可靠性,即单元无故障工作的概率,那么整个串联系统的可靠性Rs可以表示为:

  在并联系统中,只有当所有单元都发生故障时,系统才发生故障.假设Ri(i=1,2,……,n)表示单元i的可靠性,即单元无故障工作的概率,那么整个并联系统的可靠性Rp可以表示为:

  (二)LFS200电气火灾监控系统可靠性分析模型本文采用串联系统和并联系统的可靠性模型对图2所示的基于两总线结构的LFS200电气火灾监控系统进行抽象.首先,定义LFS200电气火灾监控系统可靠性分析模型的符号表示,R1表示电气火灾计算机图形监控系统的可靠性,R2表示电气火灾监控设备的可靠性,R3表示两总线的可靠性,R4表示隔离器的可靠性,R5表示电气火灾监控探测器的可靠性,R6表示互感器的可靠性,R7表示通信线路的可靠性,则LFS200电气火灾监控系统的可靠性R总可以通过以下的公式计算:

  假设LFS200电气火灾监控系统中所有单元的可靠性都是0.9,那么系统的可靠性R总=0.628.因此,在LFS200电气火灾监控系统的实际应用过程中,除了需要提高每个单元的可靠性,还必须重视单元的连接方式以及单元间通信线路的可靠性.

  五总结

  LFS200电气火灾监控系统能通过对电气线路漏电(剩余电流)的监测,准确监控电气线路的故障和异常状态,从而有效地预防常见的因漏电导致的建筑物火灾事故,对保护人民生命和财产安全具有极其重要的意义.本文介绍了基于两总线结构的LFS200电气火灾监控系统,这种类型的LFS200电气火灾监控系统具有分工明确,结构简单,成本少,故障率偏低等优点.同时,花费本文采用串联系统和并联系统的可靠性理论对基于两总线结构的LFS200电气火灾监控系统进行了可靠性分析.分析结果表示:在LFS200电气火灾监控系统的实际应用过程中,除了需要提高每个单元的可靠性,还必须重视单元的连接方式以及单元间通信线路的可靠性,这样才能从根本上提高系统的可靠性.


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