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电气火灾隐患成因及解决方案

发布时间:2015-9-23 9:57:56  作者:力安科技

  电气火灾隐患成因及解决方案

  摘要:总结电气火灾监控系统应用现状,分析存在的主要问题及成因。在此基础上,基于“深度挖掘、充分暴露、在线监测和引导节电”的理念,提出电气安全与能效管理系统。介绍系统架构和系统功能。通过构建网络化、智能化、实时化的在线监测系统,可有效扭转我国电气火灾的严峻局面。

  关键词:电气安全;火灾隐患;智能监测;

  随着我国经济建设的快速发展,楼宇建筑配电系统在建筑中所占的比例越来越大。现代化的建筑造型各异,室内外装修、电气线路敷设复杂,火灾隐患增多。据统计,2007-2012年共发生电气火灾248898起,占火灾总数的比例达30%,造成的损失极为惨重。

  1、电气火灾监控系统应用现状

  1.1、电气火灾监控系统

  电气火灾监控系统起源于国外,主要安装于高层建筑筑、公共建筑、古建筑、工矿企业的配电系统中,通过监测漏电流、温度等参数,控制配电节点的开关,达到改善楼宇建筑的电气安全状况的目的。

  1978年,日本JEAC8001-1978《内线规程》第190条要求,建筑面积在150m2以上的旅馆、饭店、公寓、集体宿舍、家庭公寓、公共住宅、公共浴室等场所必须安装电气火灾监控系统,从而使电气火灾占总体火灾的比率从1978年的30%降低到了1990年的2%。

  鉴于国外的先进经验,我国自2002年起逐步在全国范围内推广应用电气火灾监控系统。从目前各地方政府已经发布并实施的相关法规看,要求安装电气火灾监控系统的建筑几乎涵盖了所有公共场所。据统计,2008-2012年我国已安装的电气火灾监控系统超过15万套,监测点近2000万个。

  目前,电气火灾监控系统的平均造价约为0.4万元/监测点,考虑到2008年以前和2012年以后安装的系统,预计全国范围内已经投入应用的电气火灾监控系统已超过千亿元的规模。

  1.2、存在的主要问题及原因

  电气火灾监控系统在我国已历经10余年的应用,投入资金亦超过千亿元,但总体效果却不尽如人意,国内电气火灾占火灾总数的比例仍然维持在30%以上,局部地区甚至不降反升。其原因主要有以下几点:

  (1)现有用电安全的孤岛化管理模式造成大量隐患被长期深埋和存续。用电安全管理涉及电气系统、维护人员(电工)、管理部门和用电者等4个环节。就现有管理模式而言,维护人员(电工)是最重要,同时也是最薄弱的环节。维护人员主要是电工,但电工多为临时工,人员流动性较大,在技能、手段以及责任心等方面不能满足职业技能要求,导致旧的隐患无法捕获、新的隐患不断形成。而管理部门了解电气系统运行信息与安全信息的唯一来源是电工,电工不汇报,管理人员就无法发现隐患,除此之外,管理人员只能凭感觉了解安全状况,甚至造成“已不存在安全隐患”的错觉。现有的用电安全管理模式 致使隐患不能深度捕获、暴露和消除,造成大量隐患沉积,是电气火灾隐患增多的重要原因。

  笔者及其团队在研究和推广电气安全(火灾)与能效管理系统的过程中捕获了大量电气火灾隐患,通过分析这些隐患存续的原因(见表1所示),进一步证实了现有孤岛化管理模式的弊端。

电气安全(火灾)隐患诱因分类??1.jpg

  (2)国内楼宇低压配电系统的硬件环境与先进国家相比存在较大的差距,因而要求相应的监测系统具有更高的技术性能。近年来,中国消费者协会联合国家标准化委员会、中国家电研究院和中国家电行业协会对包括华东地区在内的20多个城市展开了居民用电环境抽样调查。在2386个被调查的对象中,用电环境安全合格的仅576个,其余1810个都存在不同程度的安全用电隐患,比例高达75.9%。原因在于在目前体制下,楼宇建筑的低压配电系统产权属于业主,具有专业能力的电力部门不便涉足;消防部门因技术装备所限,处于有心无力的尴尬境地。而业主本身因技能、手段及安全意识的不足,难以承担管理电气系统的职责,由此造成了楼宇建筑中低压配电系统的安全应用处于“三不管的状况。

  (3)电气火灾监控系统的管理模式在应用时还存在诸多问题。一是产品的监测参量单一,如仅检测漏电流或温度,无法极早期地预测火灾隐患,且无法检测到老

  化、接触不良等电气火灾隐患,影响了应用效果;二是参数的门限值可调,且没有标准可循,当误报频繁时,存在人为调高门限的现象,使某些系统形同虚设;三是系统警示信息不直观、不明晰,系统与管理人员之间难以互动,后者不能实时了解隐患,更无法提前处置;四是系统独立,不能与消防系统联动进行集中监控和管理,即使系统处于失效状况,也无法了解和监督;五是该系统的维护没有列入消防设施维护范畴。

  2、解决方案

  2.1、新的理念

  针对国内电气火灾的严峻形势,基于对电气安全事故成因的深入研究,笔者及研究团队提出“深度挖掘、充分暴露、在线监测、引导节电”的新理念,于近年推出了电气安全与能效管理系统(以下简称“电气安全系统”),其管理体系如图1所示。

电气安全与能效管理体??.jpg

  电气安全系统以云计算、物联网和智能化的泛在终端为背景,以神经网络、模糊控制等智能化技术为基础,以富有创新性的一系列专有技术为核心,面向楼宇、仓库、厂房、站点等建筑群内的低电压配电网络,建设实时化、网络化、集中化和精细化的电气火灾智能管理系统,实现电气系统、维护人员、管理部门和用电者之间的有机结合,形成实时监测、督导、预警和综合评价的电气安全与能效管理新模式。该系统致力于改变现有孤岛管理模式,为管理人员和维护人员提供直达电气系统的信息通道,通过深度挖掘隐患、彻底暴露隐患,达到有效消除隐患的目的。

  2.2、系统结构

  2.2.1、系统基本架构

  电气安全系统的基本架构,如图2所示。系统的核心单元是电气安全与能效集中监控管理平台,在各个楼宇建筑配置电气安全子系统,负责对楼宇建筑中的配电系统进行24h实时监测,监测的内容包括:老化、接触不良、乱拉乱接、漏电、短路、过流过载、过压欠压、缺相以及违规使用电器和使用劣质电器等。各个电气安全子系统通过互联网接入电气安全集中监测管理平台形成网络化、智能化、实时化的全方位电气安全与能效管理新模式。相关管理人员和维护人员(电工)可通过各类 泛在终端(电脑、手机等)对配电系统的任何电气节点进行监测。

  2.2.2、集中监测管理平台逻辑结构

  电气安全集中监测管理平台采用层次化的设计思想,其结构如图3所示。

  (1)数据接入与传输层。由通信网络(现场总线、移动通信网络、互联网等)所组成的物联网,在各类平台与系统之间传输和交换数据,包括电气线路运行数据、各专业服务机构提供的服务数据、各类消防系统的监控和管理数据以及各保险公司提供的专项业务数据等。数据交换主要实现与各种标准数据协议的对接。

  (2)运行环境及实时数据处理层。运行环境包括主机设备及辅助设备管理、通信和计算机网络系统、网络操作系统和数据库管理系统,是整个系统运行的基础;实时数据处理主要是将接收的实时数据,在专家知识库的支持下,通过各类数学模型进行分析和判决,并形成结论。

  数据分析和判决的过程必要时可人工参与。

  (3)数据库管理层。主要实现各个数据库的管理,包括专家知识库、实时/历史数据库、预报警/报告数据库、管理数据库等。

  (4)应用层。主要实现系统的各类业务功能,包括系统的各种业务模块:日志管理、预报警管理和数据维护等基本管理功能;实时监测、历史数据回放和报告管理;数据库的操作,包括数据查询、统计、分析、导入导出和打印 等,还支持业务逻辑的可视化生成;经营与运行状况的统计分析;客户服务等。

  (5)表现层。实现WEB、WAP、短信等用户界面,统计报表输出、管理、控制,用户信息录入及系统登退等。

  2.3、系统功能

  电气安全系统包括早期捕获、综合评价、逐级预警、全面督导、在线管理、能效分析以及电气地图等功能。

  (1)早期捕获。24h全天候地采集楼宇低压配电系统中各类电气参数,监测电气系统中的突发事件,分析电气线路和电气设备的安全状况,并基于智能化的数学模型,实现对老化、漏电、乱拉乱接、接触不良等各类电气火灾隐患的早期捕获。

  (2)综合评价。依托电气安全事件处置规则,对电气线路、电气设备、相关人员以及房间、楼层、楼栋的电气安全状况进行等级评价,逐级提示和引导相关人员对电气火灾隐患进行及时、合理的处置,达到将电气火灾隐患消灭在萌芽状态的目的。

  (3)逐级预警。将各类电气安全评价结果分为5个等级,用红橙黄蓝绿等5种颜色标识;蓝、黄、橙色三级为预警事件,红色为报警事件;以短信方式向电气维护人员实时推送,包括位置、等级、时间以及处置建议等,电气维护人员需在规定时间内进行处置,并登记结果;否则系统将向上级管理人员发起二次警示。

  (4)全面督导。管理部门可通过泛在终端,在任何地点和任何时间针对任何目标实时查看配电系统的运行状况和相关电气维护人员的操作状况。平台为管理部门提供直达配电系统的信息手段,避免其对电气维护人员的过度依赖,达到彻底暴露和消除电气火灾隐患的目的。

  (5)在线管理。为电气维护人员提供信息化和网络化的电气维护手段,普通电气维护人员使用手机就可以直观、全面、准确地掌握各个配电节点的运行状况和电气连接关系,有利于提高维护效率,并且降低劳动强度和维护、管理成本。

  2.4、应用效果

  2010年以来,电气安全系统在应用过程中共捕获各类电气火灾隐患253起,包括跨接配电线路、零线地线串接、各类漏电、老化、接触不良、过载、缺相、三相不平衡等,分类表见表2所示。经电气安全系统分析、捕获、评价和引导,及时排除了这些隐患,有效改善了相关楼宇建筑电气安全状况。

电气火灾隐患分类??2.jpg

  同时,电气安全系统还在应用中捕获了多起异常能耗现象,经引导整改后,既消除了安全隐患,又节省了电能和电力成本。如长沙联通某房间存在一千多瓦的异常能耗,经查实为22台计算机未关闭,整改后每月挽回近1000元电费损失。白沙物流一对电缆温度长期为60~70℃,经检查,电缆两端压降达11V,原因是后期增加了负荷所致,经整改后每年节约电费超过5万元。

  总体来看,电气安全系统既能适应国内配电系统硬件环境,又能突破现有用电安全管理和用电安全装备管理模式,可有效改善楼宇建筑的电气安全状况,降低电气火灾发生率。同时,通过该系统的监测和引导,可改善用电习惯,获得明显的节能效果。

  3、结束语

  电气安全与能效管理系统具有互联网功能的技术方案,与传统的电气监控系统方案截然不同,给人一种全新的概念,实现电气监控自动化和一体化管理,能有效地解决“孤岛”模式存在的电气火灾隐患,克服传统电气火灾监控系统的缺陷,及时有效地发现和消除火灾隐患,同时节省时间、节约开支,具有明显的社会效益。


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