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电气火灾监控系统设计

发布时间:2015-9-16 9:57:53  作者:力安科技

  电气火灾监控系统设计

  摘要:首先对电气火灾形成原因进行了总结,进而对电气火灾监控系统的特点、工作原理及构成进行了介绍;在此基础上,对电气火灾监控系统中设计与安装的注意事项进行了详细分析,最后针对电气火灾监控系统与火灾自动报警控制系统的区别进行了论述,以期为相关人士提供参考。

  关键词:原因;电气火灾监控系统;设计;安装

  0、引言

  随着现代科学技术的发展,电能成为生产、生活中必不可少的能源。电能的应用既造福了人类社会,也给人类带来了危害。如果电气设备使用、管理、操作、维修不当,则有可能引起电气火灾。电气火灾是指由于电气线路、用电设备以及供配电设备出现故障性释放的热能,在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾,也包括由雷电和静电引起的火灾。

  1、电气火灾的原因

  1.1、漏电

  由于某种原因使电气设备或导线的绝缘能力下降,产生漏电流,若遇电阻较大的部位时,则产生局部高温,致使可燃物燃烧而造成火灾。

  1.2、过负荷

  导线的安全载流量是有严格限制的,一旦通过的电流量超过了这个范围,就容易导致温度升高,加速导线绝缘层的老化与变质。久而久之,就容易出现由于过负荷引起的绝缘层燃烧,引起火灾。

  1.3、短路

  电气线路发生短路后,瞬间产生大量热量,超过了电气线路所能承受的热量阈值,致使绝缘层迅速燃烧,金属熔化,从而形成短路火灾。

  1.4、接触电阻过大

  当有电流通过导线与导线、导线与电气设备等连接的地方时,这些接头会发热,如果接头的接触电阻不大,则接头处的发热量就很小,可以保持正常温度;如果接头中有杂质或连接不牢靠等,就会造成接触电阻过大,当电流通过接头时,会在此处产生大量的热,使可燃物燃烧而造成火灾。

  20世纪80年代,我国电气火灾约占火灾总数的15%,在全世界占第3位。近几年来,随着电能被广泛地开发与利用,不论是在乡村还是在城镇,电气火灾都在猛增,其数量占火灾总数的20%以上,已上升为世界第1位。为进一步加强对电气火灾的预防与控制,我国有关管理部门出台了《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》等制度与规范。根据其要求,必须在建筑物内安装剩余电流动作的火灾监控系统。

  2、电气火灾监控系统介绍

  电气火灾监控系统可根据电气火灾发生的特点,把电气火灾发生前表现出来的征兆通过技术手段转换成可识别的信息,从而达到对电气火灾进行监控的目的。在电气火灾发生之前,电气火灾监控系统就会发出报警信息,因此其属于先期预报警系统。

  从当前技术发展情况来看,电气火灾监控系统的设计基本原理就是对剩余温升和电流2个因素进行火灾探测。因此,依据这一技术特点,电气火灾监控探测器主要有测温式和剩余电流式2种。

  根据GB14287—2005《电气火灾监控系统》以及《电气火灾监控系统的设计方法》(暂行规定),电气火灾监控系统主要包含电气火灾监控设备、测温式电气火灾监控探测器、剩余电流式电气火灾监控探测器3个最基本的组成部分。

  电气火灾监控设备与多个电气火灾监控探测器通过CAN总线构成一个完整的通讯网络。电气火灾监控设备通过CAN网络向探测器发出各种命令,探测器主动实时上报探测器的状态信息。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,经放大、A/D转换,CPU对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,同时也输送到监控设备中,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。系统的结构如图1所示。

电气火灾监控系统结构??1.jpg

  一般的小型系统可以采取独立型电气火灾探测器,考虑到 其通信量较小,可以运用编码模块接入火灾自动报警系统;在一些大型系统中,数据信号量较大,为了避免由于通信量大产生的信号延迟和堵塞问题,一般采用专用的总线式电气火灾监控系统,再由电气火灾监控系统主机与火灾自动报警系统主机进行相关数据交换。

  3、系统设计与安装注意事项

  电气火灾监控系统的终端信息检测有漏电电流和温度2种对象。根据GB13955—2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》4.4中关于分级保护的规定,安装剩余电流火灾监控装置时,应根据配电设备(如配电柜、箱、盘、电缆等重要设备)的实际安装位置来确定探测器的数量,避免浪费。在具体的设计与安装过程中,需注意以下几点:

  (1)对将要安装电气火灾监控系统的用户,首先要调查该用户低压配电系统的接地形式。如果要检测低压配电系统总漏电流,其系统接地形式必须是TT或TN-S型。对于工业自动化网络,如果系统接地形式为TN-C型,就必须对其进行改造,实践中往往改为TN-S型或TN-C-S型系统。只有在完成系统改造之后才能安装剩余电流检测装置。

  (2)对于剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值应进行严格的限制。目前,我国在出台的相应政策中就对此作出了相应的规定与详细说明,规定20mA≤报警值≤1000mA,且报警值应在设定值的80%~100%之间。因此在设计实践中,就应该根据实际情况对电源总进线处以及电源分支线路上的剩余电流动作值进行灵活把握,既要做到符合要求,又应满足实际应用的需求。

  (3)对于由于各种意外因素所引起的停电现象,为了减小其影响范围,一般是在供电线路上选择不同位置来安装相应容量的剩余电流保护装置,并根据用电负载及线路情况分为二级或三级保护。一般在二级保护中设置剩余电流火灾监控探测器的主要作用在于火灾监控报警,而在三级保护中设置剩余电流探测器及动作保护装置主要目的是防止人身触电。

  (4)在二级保护的线路中一般需要具备温度检测设计部 分。温度检测是以配电设备异常时发热为基本原则来进行的,目前其布置方式主要有接触式和非接触式。当需要检测低压配电装置中关键部位的温度时,可采用接触式布置;当被检测对象为配电柜内部温度变化时,可采用非接触式布置。

  (5)安装布线是一项十分严谨的工作,应采取现场供电,电源接入点应在该级断路器的上端。应注意确保各个安装接线端接线正确,数量以不超过2根为宜。安装布线时对于N线和PE线一般应注意如下几点:N线穿过剩余电流互感器,不能重复接地或接近导体;PE线不得穿过剩余电流互感器;要注意二总线安装走线时,应将强、弱电线分开走线,不能有交叉或搭线的现象。配线应整齐,导线应绑扎成束,穿线可用阻燃PVC管、金属管及金属线槽。

  (6)在应用过程中,如果建筑已经配置有火灾自动报警系统,安装独立式电气火灾监控探测器时,应注意协调好这二者之间的报警信息显示问题。若是接入火灾自动报警控制器或消防控制室图形显示装置显示,则其报警信息显示应与火灾报警信息显示有明显区别。目前已有相应的规范对这方面进行限制,比如《电气火灾监控系统的设计方法》(暂行规定)就明确要求,当并入火灾自动报警系统时,电气火灾监控系统应采用独立显示器。当然,实践中可能还有一些其他技术上的问题,在此不作赘述。

  4、电气火灾监控系统与火灾自动报警控制系统的区别

  从系统的功能特点来看,火灾自动报警控制系统是用于在火灾已发生的情况下进行报警及处理,而电气火灾监控系统则侧重于火灾隐患的先兆预警。

  显然,电气火灾监控系统在报警时间上要先于火灾的发生,这就有利于消除隐患,即使火灾不可避免地发生,也能相对减少损失。基于这种优势,电气火灾监控系统在当前的各类新建或改建工程中得到了广泛的应用。即使是已经安装了火灾自动报警控制系统,再安装电气火灾监控系统也同样有利于减少火灾事故的发生及火灾损失。

  5、结语

  电气火灾监控系统能不间断地实时监测线路剩余电流的变化,随时掌握电气线路或电气设备绝缘性能的变化趋势,便于发现电气火灾隐患,并及时报警,对电气火灾具有预警作用,从而大大减少了电气火灾事故的发生。因此,在设计电气火灾监控系统前,应了解被保护对象的火灾危险程度,然后再结合配电系统及负荷特性确定保护分级。

  电气火灾监控系统设计应以线路漏电流检测和报警为主,再根据负荷特性和运行情况对配电设备和线路的适当部位增加温度监控器。

  此外,还应充分考虑线路负荷增长因素,正确选择中性线截面、合理选配剩余电流动作保护装置等对预防电气火灾也具有重要作用。


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