基于信息技术的电气火灾监控报警系统的组成及设计考虑

很多朋友对基于信息技术的电气火灾监控报警系统的组成及设计考虑不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

简介

据《中国火灾统计年鉴》统计，近十年电气火灾事故比例在30%以上，且呈逐年上升趋势，已成为火灾的主要致灾因素，造成了巨大的人员和财产损失。电气火灾的主要原因有短路、过载、接触电阻过大、静电等。其中，接地电弧短路是最危险也是最常见的电气火灾原因，主要是因为故障点未熔化而产生电或火花。

而且电弧短路的故障点阻抗较大，其短路电流不大(稍大于300mA的电流即可产生电弧)，设置在正常电路中的断路器操作困难，在线路电压低至20V时电弧仍稳定存在，灭弧困难。这种电弧的温度高达2000-3000度，容易引燃周围的可燃物[2]，所以接地电弧短路是最难防止电气火灾的原因之一。

另外，在电源的主进线和不允许切断的电气设备处，如消防泵电路、公共场所疏散照明、火灾报警电路电源等处，没有漏电保护开关或漏电保护开关的设定值比较大。导致少量漏电时漏电保护器难以动作，也容易造成触电或火灾隐患。

这些场所需要设计电气火灾监控系统。当电流值超限、温度超标时，系统可实现声光报警，并与火灾报警系统联动，通知管理人员进行处理。

1.电气火灾监控系统的设置原理EFPS(电气防火系统)主要监测供电线路的剩余电流，根据基尔霍夫电流定律进行测量：同时，流入和流出电路中同一节点的电流矢量之和为零，IR=IRA IRB IRN=0。

以TN-S系统为例，当A/B/C/N同时通过剩余电流互感器时，在设备与线路间无泄漏的理想条件下，从正方向进入和从负方向流出的电流矢量之和为零，此时剩余电流互感器感应的二次电流也为零。

当一相发生接地故障时，它会向大地漏电。此时，流入和流出剩余电流互感器的电流矢量之和不再为零，其大小等于从大地流出的电流，即泄漏电流。该泄漏电流在剩余电流互感器的环形铁芯中产生磁通，其二次侧感应出电流，该电流与一次侧各相泄漏电流的矢量和成正比，放大后可视为一次侧各相泄漏电流的矢量和。

三相电路中，零序剩余电流包括三个分量：三相不平衡电流、分布电容电流和泄漏电流组成的正常泄漏电流、故障泄漏电流，即绝缘击穿后的泄漏电流。Ir=Iilce Irb Ibrce，其中：Iilce固有的对地泄漏电流；Irb开关后的地漏电流；Ibrce突然泄漏电流。

2、电气火灾监控报警系统的组成

EFPS(电气防火系统)系统主要由监控管理层(监控主机IPC和电气火灾监控设备ACDP)、现场检测层(电气火灾探测器RTCM和TS感温探测器)和系统辅助设备(区域监控单元ACDU和协议转换模块PTM)组成，通过工业以太网和RS485总线连接在一起。该系统应具有超早期、高智能、小型化、高可靠性和简单实用的特点。

当线路中的泄漏电流超过报警设定值时，监控主机发出声光报警信号，并指出报警位置，提醒管理人员及时到现场检查确认。同时，系统主机会上传数据，以图形、报表和事件记录的形式反映整个系统的运行状态。

2.1现场检测层

现场检测层主要分为火灾探测器(RTCM)和温度探测器(TS)。电气火灾探测器(RTCM)负责通过零序互感器监测各回路的剩余电流、温度等电气火灾参数，实时监测并显示各回路的剩余电流值，将剩余电流值的数据传输至系统主机，并设置剩余电流报警限值。同时可以设置地址码，帮助管理人员准确定位故障位置。

针对电弧散发的高温和配电柜内的温度测量，电气火灾监控系统还可以对温度进行监控，主要采用接触式温度探测器或辐射式温度探测器。

2.2系统辅助设备

系统的辅助设备主要指区域监控单元(ACDU)和协议转换模块(PTM)。区域监控单元(ACDU)可实时存储故障和报警信息，设置下级火灾探测器的剩余电流报警值和温度报警值，并显示相应火灾探测器的信息。

协议转换模块PTM是Modbus和工业以太网之间的桥梁。在传输数据时，采用了数据压缩技术，有效解决了数据传输中通信距离和通信速度的悖论，也能保证系统容量达到最大时数据的实时采集。它将基于RS485总线的Modbus RTU信号转换成基于工业以太网的UDP/IP信号，然后传输到监控主机IPC进行处理。它还可以转换监控主机IPC的输出信号，并将其传输到火灾探测器。

2.3 监控管理层

监控主机IPC能显示当前系统中所有的探测器状态，自动显示报警提示信息窗口，提醒并指示报警的具体位置和回路编号。操作人员能发出控制信号，实现远程控制，并自动保存报警及故障事件和操作记录，方便管理人员查询，系统组成如图1。

中国石油大学（华东）工科实验楼E座（如图2）项目是我校实验室的聚集平台，设备众多，用电负荷非常大，专门在其地下室配备了一个配电站，楼上配电柜和配电箱数量很多，根据规范要求配置了电气火灾监控系统。

在配电室内设置了温度监测装置，在主要的配电柜内安装了电气火灾探测器（RTCM），划分了地下室、裙楼和主楼三个区域，使用了3个ACDU区域监控单元，经过PTM协议转换模块连成一体，在消防控制中心设有监控主机，实施远程控制，并与消防控制中心联动。经过一年多的运行，其质量可靠，及时发现了多起剩余电流过大的事故。

系统设备的测试：为了检测系统的动作可靠性和准确性，我们现场制作了带可调电阻和电流表的电灯回路来进行检测。将火线串入电气火灾探测器（RTCM）而零线不串入，调节可调电阻大小电灯亮度随之改变，电流表显示通过电流即漏电电流的大小。通过电流表的读数即可判断出电气火灾探测器的灵敏度和可靠性，通过现场试验验证了该系统性能可靠，反应灵敏。

3、 电气火灾监控报警系统设计注意的问题

（1）由于剩余电流监测的原理采用了基尔霍夫电流定律，故目前可以应用的低压配电系统有：TT系统、IT系统、TN-S系统，不能使用在TN-C系统中。无论对于AC220V的单相还是AC380V三相供电系统，都要求中性线N此后不许再接地，保护线PE不得穿过互感器。

（2）电气火灾探测器（RTCM）应根据分级保护的原则进行安装。根据用电负载及线路分布情况，一般在配电室内配电柜供电总回路和楼层分配电箱处安装火灾探测器（RTCM），而在用户室内开关处设置漏电保护器以防止人身触电，漏电保护器的参数根据漏电保护器的设置原理进行设置。

（3）电气漏电监测系统的温度检测是以配电设备异常发热为基本原则而进行的。温度测量主要考虑低压配电装置中电缆压接等处容易产生电弧导致高温，或者是电缆出配电室处电缆比较密集散热不畅产生高温，一般在二级保护的线路中应用。主要是采用温度探头Pt100，当探测电缆温度时，将温度探头直接设置在电缆表面。

当检测配电柜内部的温度时，安装在靠近电缆压接等处容易产生高温的位置，采用非接触式安装。具体检测点参考如下： 变压器低压侧出线端子、变压器体温（风温、油温、水温）测试点、负荷开关触头8。

（4）火灾探测器（RTCM）泄漏电流报警值的设定。火灾探测器（RTCM）设定时应考虑电气负荷的大小、用电设备的情况和用电回路的正常泄漏电流等因素。一般支路上报警设定值为300mA，配电室内总配电柜出线等处为1000mA，但应不小于系统正常运行时泄漏电流最大值的2倍。

（5）设计电气火灾监控报警系统时应慎重选择火灾探测器的报警输出功能。电气监控报警系统首要的要求是报警的准确性和及时性，然后才是切断事故电源的可靠性。漏电报警只是提示某处出现火灾隐患应该派人进行检修而不是立即切断电源。漏电报警立即切断电源将会很频繁，会给用户造成经济损失。

4 、结束语

基于信息技术的电气火灾监控报警系统，通过剩余电流式火灾探测器对配电回路和配电柜内的剩余电流、导线温度、过电流等火灾危险参数实施监控和管理，使用报警主机实现远程监控，从而预防电气火灾的发生，消除安全隐患，降低了火灾损失。

以上知识分享希望能够帮助到大家！