漏電火災(zāi)檢測系統(tǒng)

文│ 現(xiàn)代設(shè)計集團華東建筑設(shè)計研究院有限公司 季 祺珠海派諾科技股份有限公司 劉玉明

1 背景介紹

引發(fā)電氣火災(zāi)原因主要有； 短路、過負荷、接觸不良、漏電、燈具和電熱器具引燃可燃物等。近年來，由漏電引起的火災(zāi)不斷發(fā)生，這種火災(zāi)比起短路等引起的火災(zāi)更具隱蔽性，失火后也難以找出真正原因（被短路等假象所掩蓋），危害性也就更大。充分了解漏電火災(zāi)危險性，加強對漏電的技術(shù)防范，是電氣安全工作的重要任務(wù)之一。為了預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，我國《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定，在高層建筑中需要設(shè)置電氣火災(zāi)報警裝置。電氣火災(zāi)報警相關(guān)產(chǎn)品及系統(tǒng)開始生產(chǎn)，并在電氣設(shè)計中得到較普遍的應(yīng)用[1]。

2 電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)

在消防部門的要求下，變配電站220/380V低壓出線回路，以及220/380V低壓配電回路需要設(shè)計漏電火災(zāi)檢測[2]。漏電火災(zāi)檢測產(chǎn)品及系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)成功并投入生產(chǎn)，除專業(yè)生產(chǎn)消防產(chǎn)品的公司外，某些智能電力儀表公司也開始研發(fā)漏電火災(zāi)檢測產(chǎn)品及系統(tǒng)[3]。

2.1 系統(tǒng)基本原理

電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)的基本原理是：當(dāng)電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異?；蛲蛔儠r，終端探測頭（如剩余電流互感器、溫度傳感器等）對該信息進行采集，并輸送到監(jiān)控探測器，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU分析幅值的變化，并與報警設(shè)定值進行比較，一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報警信號，同時也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進一步識別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會發(fā)生火災(zāi)時，監(jiān)控主機發(fā)出火災(zāi)報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報警等信息。

TN-S接地系統(tǒng)剩余電流檢測如圖1所示。

圖1 TN-S接地系統(tǒng)剩余電流檢測

在電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)中，無論A、B、C三相電流是否平衡，A、B、C與N線中電流的瞬時有效值的向量和為零。當(dāng)三相對地絕緣正常，三相對地電容電流相等時，電氣火災(zāi)檢測裝置的檢測模塊就檢測不到電流。

三相對地絕緣不正常時，會有泄漏電流通過大地流回電源中性點；此時A、B、C與N線中電流的瞬時有效值的向量和不為零，電氣火災(zāi)檢測裝置的專用電流互感器二次側(cè)感應(yīng)出電流，其檢測模塊就檢測到電流。

由上述分析可以看出，電氣火災(zāi)檢測裝置檢測到的是三相對地泄漏電流，其值比較小而且隨著電氣線路與設(shè)備的絕緣變化而變化。所以電氣火災(zāi)檢測裝置能夠檢測到電氣線路與設(shè)備的絕緣變化情況，預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生[4]。

2.2 系統(tǒng)功能

電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)主要功能如下：

（1）系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制

監(jiān)視界面顯示整個電力監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲圖，動態(tài)刷新各電氣設(shè)備的實時運行參數(shù)和運行狀態(tài)，并且支持現(xiàn)場設(shè)備的遠程控制功能。監(jiān)控系統(tǒng)的畫面根據(jù)現(xiàn)場實際狀況進行組態(tài)。

（2）預(yù)防性電氣火災(zāi)監(jiān)視

連續(xù)監(jiān)視用電設(shè)備泄漏電流的變化、線纜接頭溫度的變化，當(dāng)電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異?；蛲蛔儾⒊鲈O(shè)定值時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進一步判定，若確認(rèn)可能會發(fā)生火災(zāi)，則監(jiān)控主機發(fā)出火災(zāi)報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報警等信息。該系統(tǒng)為配電設(shè)備的預(yù)防性維護提供依據(jù)，有效預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，保障用戶財產(chǎn)的安全。

（3）報警和事件管理

系統(tǒng)在電能質(zhì)量事件發(fā)生、設(shè)備狀態(tài)改變、電網(wǎng)擾動、電氣故障時觸發(fā)并記錄報警。系統(tǒng)報警時自動彈出報警畫面并進行語音提示，同時可以將報警信息通過E-mail、手機短信等方式通知相關(guān)人員并與消防監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)實時傳送至消防控制中心。

（4）歷史數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)基于SQL Server數(shù)據(jù)庫完成歷史數(shù)據(jù)管理，所有實時采樣數(shù)據(jù)、事件順序記錄（SOE）等均可保存到歷史數(shù)據(jù)庫。能夠自定義查詢需要的參數(shù)，查詢的時間段或選擇查詢最近更新的記錄數(shù)，顯示并繪制成曲線圖。

（5）報表管理

可基于系統(tǒng)已有模板，或自定義新的模板生成報表?？梢允謩踊蚋鶕?jù)預(yù)設(shè)時間表定時生成，或通過事件觸發(fā)生成xml格式報表。例如：電能消耗統(tǒng)計報表等。報表能通過E-mail或HTML格式進行發(fā)送、手動打印或自動打印。

（6）數(shù)據(jù)發(fā)布功能

支持工業(yè)OPC接口，可作為OPC服務(wù)器為其他程序提供數(shù)據(jù)（如DCS系統(tǒng)、BA系統(tǒng)），也可作為OPC客戶端，從其他系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)。

圖2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)構(gòu)成

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要由剩余電流檢測元件、溫度探測器、電流探測器和監(jiān)控設(shè)備等組成，如圖2所示。

電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)集成有三種方式，一是將電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)裝置的干接點接到消防系統(tǒng)的就近控制模塊，一般用于比較小的系統(tǒng)；二是將電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)裝置的通信接口接到消防系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)上，此時兩者的通信物理層與通信規(guī)約要能夠兼容；三是電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)裝置通過通信接口自己單獨組成一個系統(tǒng)。當(dāng)然，目前也有一些電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)是上述的混合系統(tǒng)。

有些電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)裝置的檢測模塊是在電力數(shù)顯表的基礎(chǔ)上增加了剩余電流測量功能，可以減少一個檢測模塊。此時就需要電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)裝置通過通信接口自己單獨組成一個系統(tǒng)。如果與消防系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，許多電氣參數(shù)消防系統(tǒng)是無法處理的。但電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)計算機需要安裝在消防中心，不太適合我國目前的電力數(shù)顯表管理體制?？梢詫㈦姎饣馂?zāi)檢測裝置與電力監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，或?qū)㈦姎饣馂?zāi)檢測系統(tǒng)的計算機放在電力值班室，然后再由相關(guān)計算機與消防系統(tǒng)計算機聯(lián)網(wǎng)，只將消防需要的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较老到y(tǒng)計算機[5]。

2.4 典型應(yīng)用

珠海派諾公司的PMAC503系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，采用先進的微電子技術(shù)，利用電子元件測量控制電流大小及溫度，以毫秒級的速度檢測線路的漏電情況及配電箱內(nèi)的溫度，當(dāng)被監(jiān)控線路漏電或監(jiān)測點溫度過高而發(fā)熱時，該系統(tǒng)會發(fā)出報警信號直至自動切斷電源，提供的消防聯(lián)動功能可以遠程切斷故障點的電源，將故障排除在起火之前，徹底消除電氣火災(zāi)隱患，在安全用電、防火、防災(zāi)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，尤其適用于學(xué)校、商廈、工廠車間、集貿(mào)市場、工礦企業(yè)、國家重點消防單位、智能大廈與小區(qū)、石油化工、電信及國防等部門用電的安全保護。

某國家重點項目采用了派諾公司的SmartPM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在項目中的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

其漏電回路監(jiān)測采用PMAC503系列漏電火災(zāi)監(jiān)控探測器，在通信層使用了PMAC系列通信管理機和以太網(wǎng)交換機，系統(tǒng)后臺為PMAC503S剩余電流式監(jiān)控系統(tǒng)后臺和SmartPM剩余電流式監(jiān)控軟件。SmartPM漏電火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)負責(zé)對所有照明及應(yīng)急照明配電柜中的近400個節(jié)點進行監(jiān)控和系統(tǒng)集成。通過觀察漏電曲線趨勢，能夠及時掌握線路存在的隱患狀況，極大降低漏電火災(zāi)風(fēng)險。

3 結(jié)束語

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)針對電氣火災(zāi)事故發(fā)生的基本特點進行有效的電氣檢測、報警及聯(lián)動工作，能有效的防止和減少電氣火災(zāi)事故的發(fā)生，以后必將在安全用電及保護國家和人民生命財產(chǎn)安全方面發(fā)揮越來越重要的作用。

圖3 SmartPM電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖