本文简要介绍了电气火灾监控系统的组成原理，分析了电气火灾监控系统在应用中的设计依据和相关规范。然后，通过安科瑞剩余电流电气火灾监测系统在临港百润时代广场项目中的介绍，阐述了电气火灾监测系统功能的实现及其意义。

关键词：电气火灾；监视系统; Acrel-6000/B; 临港百润时代广场

0 前言

电气火灾一般是指由于电气线路、电气设备和供配电设备发生故障而释放的热能，如高温、电弧、火花和非故障释放的能量；点燃主体或其他可燃物引起的火灾，也包括闪电和静电引起的火灾。电气火灾主要包括以下四个方面：漏电火灾、短路火灾、过载火灾、接触电阻过大火灾。

据公安部消防局《中国火灾统计年鉴》显示：在2010年的火灾事故中，电气火灾比例呈上升趋势，损失十分惨重。事实上，电气火灾已成为消防安全的主要致灾因素。

电气火灾事故比例逐年上升，令人担忧。对于严峻的电气火灾形势，早期预测、预警和预报已成为消防工作的重中之重，从源头上防止电气火灾的发生成为关注的焦点。预防和有效控制电气火灾的任务迫在眉睫。国家有关部门先后制定或修订了相关标准和规范，要求在建筑物内安装电气火灾监控报警系统。

1 参考标准

近年来，为加强电气火灾的监测和预防，国家先后制定或修订了多项相关标准和规范，加强电气火灾的预防。有：

1. Yes-95（2005年版）《高层民用建筑防火设计规范》，在文章9.5.1中规定：高层建筑火灾危险性高、人员密集场所应设置泄漏火灾报警系统。

2.是-2006《建筑设计防火规范》第1条1.2.7规定：下列场所应安装剩余电流动作电气火灾监测系统。这些场所包括各类剧院、博物馆、仓库、住宅小区、医院、商店、学校等。

3、国家标准《建筑电气防火要求及检测方法》的相关规定也明确要求“在电源进线端应安装自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器”。

4、电气火灾监测系统产品应符合：.1-2005《电气火灾监测设备》、.2-2005《剩余电流电气火灾监测探测器》、.3-2005《测温电气火灾监测探测器》

5、电气火灾监控系统的安装和运行应符合-2005《剩余电流动作保护装置的安装和运行》的要求

6、电气火灾监控系统的电源应符合《供配电系统设计规范》的要求

7、电气火灾监测系统的设计应符合《电气火灾监测系统设计方法》（暂行规定）的要求

2 系统组成

根据国标-2005《电气火灾监测系统》及相关规范《电气火灾监测系统设计方法》（暂行规定），电气火灾监测系统的基本组成部分应包括：电气火灾监测设备、剩余电流电气火灾监测 它包括三个基本产品类别：探测器和测温电气火灾监测探测器。

1.剩余电流电气火灾监测探测器由监测探测器和剩余电流互感器组成（有插入式和封闭式两种）；测温电气火灾监测探测器由监测探测器和剩余电流互感器组成。它由温度传感器组成。

2.剩余电流电气火灾监测系统采用分层分布式结构，由站控管理层、网络通信层和现场设备层组成。每台电气火灾监控探测器通过屏蔽双绞线的RS485接口连接到通讯服务器，采用通讯协议总线连接，再通过五类线TCP/TP协议进入工业交换机，到达监控主机通过光缆。

a) 现场设备层主要用于连接各类仪表和保护装置，用于网络中电参数的采集和测量，也是构建监控系统必不可少的基础元件。它不仅肩负着收集数据的重任，还是执行后台控制命令的终端元素。

b) 通信控制层主要由通信服务器、接口转换装置和总线网络组成。该层是数据和信息交换的桥梁。不同的接口转换设备提供RS232、RS422、RS485、和以太网等多种接口。组网方式灵活，支持点对点通信、现场总线网络、以太网等多种组态网络。通信服务器主要用于将上位机的各种控制命令直接传送给现场仪表，负责对现场仪表返回的数据信息，如电压/电流等电参数进行采集、分类和存储，输入切换状态，修改仪表内部参数或各种控制继电器的开闭操作指令等；微机保护装置主要是保证上位机正常运行，避免网络中信号不稳定造成的干扰或损坏；接口转换设备是由于现场仪表或其他系列设备与上位机的通讯接口不同，需要进行转换后才能进行数据交换。

c) 管理测控层针对监控网络的管理者，该层直接面向用户。该层也是系统的上层部分，主要由电气火灾监控系统软件和必要的计算机、打印机、UPS等硬件设备组成。软件部分具有良好的人机交互界面，读取各种数据前端计算机通过数据传输协议采集的信息，自动进行计算处理，以图形、数显、声音等形式反映现场的运行状态，并能接受管理层的运行命令人员，实时发送和检测操作的执行状态，

3 系统特点及工作原理

电气火灾监测系统的特点是在剩余电流电气监测方面属于预警系统。与传统的火灾自动报警系统不同，电气火灾监控系统的早期报警是为了避免损失，而传统的火灾自动报警系统是为了减少损失。因此，这就是无论是新建还是改建项目电气火灾监控，尤其是已经安装火灾自动报警系统的单位，仍然需要安装电气火灾监控系统的根本原因。

电气火灾监测系统测量两个物理量，剩余电流和温度。

剩余电流测量基于基尔霍夫电流定律：同时流入和流出电路节点的电流矢量和为零。以TN-S系统为例，A/B/C/N同时通过剩余电流互感器。当系统没有泄漏时，流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和为零。此时，剩余电流变压器感应出的二次电流也为0；当某一相对地发生漏电时，流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和不再为零，其大小等于从地流出的电流，即漏电流。该漏电信号通过剩余电流互感器的二次接线传送至电气火灾探测器，经运算放大和A/D转换后送至CPU。对报警设定值进行比较，如果超过设定值，就会发出声光报警信号，并发送给后台电气火灾监控设备。

温度测量使用温度传感器，一般使用Pt100传感器进行测量。该类温度传感器测温稳定，量程宽，适用于现场监测电缆温度和环境温度。当温度变化时，Pt100的电阻值按相同比例变化，电阻信号传送到电气火灾探测器。经过一系列的信号转换和运算，结果与温度报警设定值进行比较。发出声光报警信号并发送给后台电气火灾监控设备。

4 系统设计考虑和方法

4.1 电气火灾监测系统主要监测两类物体：剩余电流和温度。设计时应注意的基本点

(1)关于剩余电流

由于剩余电流监测原理采用基尔霍夫电流定律，因此对所应用的低压配电系统的形式有一定的要求。目前可以应用剩余电流互感器的低压配电系统有：TT系统、IT系统、TN-S系统，不能用于TN-C系统。对于即将设计安装电气火灾监控系统的用户，无论是新建项目还是旧项目改造项目，首先要对用户低压配电系统的系统接地形式进行调查验证. 否则，设计和安装剩余电流互感器。测试根本不可能。

对于单相供电系统，剩余电流互感器只需要覆盖L/N两根电源线，但要求中性线N之后不允许再次接地。对于三相供电系统，由于采用三相三线制、三相四线制、三相五线制等，剩余电流互感器应置于A/B/C 三相电源线根据具体情况同时握住，或同时握住 A/B/C/N 线。同理，要求中性线N不允许再次接地，保护线PE不允许通过变压器。

当系统接地形式为TN-C型时，必须将工业自动化网络改造为TN-S型、TN-CS型或本地TT型系统，然后才能安装剩余电流检测装置。

(2)关于温度

温度测量与系统接地的形式无关。主要考虑包括电缆在内的低压配电装置关键部位的温度，一般用于二次保护线路。温度探头Pt100可以采用接触排列方式。当被测物体为绝缘体时，探测器的温度传感器应直接安装在被测物体表面。当检测对象为配电柜内温度变化时，可采用非接触式布置，靠近发热元件。

4.2 系统设计中的点赋值

根据国标-2005《剩余电流动作保护装置的安装和操作》第4条关于分级保护的规定，在安装剩余电流火灾监测装置时，点位分配原则的步骤为：

（1)研究分析受控低压/220V配电线路相关图纸，调查核实楼宇电器配电情况，确定配电设备（如配电柜、箱体、面板、电缆和其他重要设备），将每个监控探测器分配到相应的配电设备，以确定探测器的数量，避免重置浪费。

(2)确定分级保护。为减少因人身触电事故和切断电源的接地故障引起的停电范围，三级（或两级）剩余电流保护装置具有不同的容量通常安装在供电线路的不同位置，为了形成分级保护，根据用电负荷和线路情况，一般分为二、三级保护，适用于城乡保护.

其中，重要线路应包括安防、消防、应急供电、通道照明线路和不得停电的重要场所。

（3)二级保护中，所有开关处都必须安装剩余电流火灾监测探测器，即线路的供电端和支路头端必须安装剩余电流探测器（也叫端保护） ，并接入电气火灾监测系统，仅用于火灾监测和报警。

（4)在三级保护中，在三级（即端部保护）开关处应安装剩余电流检测器和动作保护装置，但不接电气火灾监控系统，以防止人身伤害。电击。

（5)温度检测是基于配电设备异常发热的基本原理。

1)变压器低压侧出线端子、变压器本体温度（气温、油温、水温）测试点、负荷开关触点。

2)各配电柜（箱）进出母线触头、自动开关（断路器、刀闸）触头、大电流导体集中部位、电缆连接点。

3)母联柜主触头和刀闸触头。

4)补偿电容端子，转换开关触点。

（6)根据安装点总数，选择对应的壁挂式、立式或琴台。

5 系统参数配置

5.1 报警值设置范围

根据国家标准.2-2005的规定，剩余电流型电气火灾监测探测器的报警值设定范围在20~之间。根据这个要求，电源主进线剩余电流动作值一般设置为400~800mA，电源支线剩余电流动作值设置为100~400mA . 一般在实际现场设置剩余电流型电气火灾监测检测。装置的报警值，具体来说，应不小于被保护电路和设备正常运行时泄漏电流值的两倍，且不大于。

5.2 电缆温升报警设置参考，根据《电力电缆设计规范》关于电缆温度

(1)在60℃以上的高温场所，应根据高温及其持续时间的要求，选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡胶绝缘等耐热电缆。绝缘类型应使用矿物绝缘电缆，高温场所不宜使用普通聚氯乙烯绝缘电缆。

（2)电缆连续允许载流量的环境温度按使用地区气象温度多年平均值确定，并符合规定。当在室内敷设电缆沟时电气火灾监控，环境温度应为现场温度的平均值加上5℃。

(3)电缆的温升与敷设和散热条件有关。

6 系统设计实例

“百润时代”位于上海浦东东海之滨临港新城核心商圈，毗邻上海滴水湖旅游休闲度假区。综合性优质商业综合体；项目占地面积10000多平方米，总建筑面积近50000平方米。整体功能规划分为商业和办公两部分。讲台高22.5米。一楼至四楼总面积近3.5万平方米，功能定位为购物中心；地下二层面积近8000平方米，功能为停车及辅房，规划停车位180个；主楼高62米，

临港百润时代广场电气火灾监测系统由电气火灾监测装置Acrel-6000/B、漏电火灾探测器-J1、漏电流互感器AKH-0.66L组成。

Acrel-6000电气火灾监控系统是在公司自主研发的计算机上运行的工业级计算机，接收剩余电流电气火灾探测器等现场设备信号，实现对被保护电气线路的报警、监控、控制和管理。硬件/软件系统。本系统应用于大型商场、生活小区、生产基地、写字楼、商场、宾馆等消防控制中心，对分散在建筑物内的探测器进行遥测、遥调、遥控、遥信，便于监控和管理。系统采用标准现场总线连接具有通讯功能的探测器。当现场保护电路中检测到的参数超过报警设定值时，可发出报警信号和控制信号，并能指示报警位置并保存报警信息。.

临港百润时代广场共有101台-J1剩余电流式火灾探测器，安装在楼层配电箱的进线处。现场火灾探测器通过总线连接到消防控制中心的Acrel-6000/B壁挂式电气火灾监控系统。该系统具有安装运输方便、性价比高、维护方便等优点。

主要技术参数

1.电源：

① 额定工作电压（-15%～+10%）

②备用电源：当主电源欠压或停电时，保持监控设备工作时间≥4小时

2.工作安排：

24小时工作制

3.通讯：

RS485总线通讯，-RTU通讯协议，传输距离1km，可通过中继器延长通讯传输距离

4.监控能力：

① 监测设备可监测200个监测单元（探测器）

② 可连接ARCM系列监控探测器

5.监控报警项：

① 剩余电流故障（漏电）：故障单元的属性（位置、类型）

② 温度报警（超温）：故障单元属性（位置、类型）

③ 电流故障（过电流）：故障单元的属性（位置、类型）

监控报警响应时间：≤30s

监测报警声压级（A计权）：≥70dB/1m

监视器报警灯显示：红色LED指示灯，红灯报警信号应一直保持到手动复位

监控报警声音信号：可手动消除，当再次输入报警信号时，可重新启动

6.故障报警项：

① 监控设备与探测器之间的通讯电缆开路或短路

②监控设备主电源欠压或断电

③ 充电器与电池的连接线开路或短路

故障报警响应时间：≤100s

监测报警声压级（A计权）：≥70dB/1m

监视器报警灯显示：黄色LED指示灯，应保持黄灯报警信号直至故障排除

故障报警声信号：可手动消除，当再次输入报警信号时可重新启动

发生故障时，不影响非故障回路的正常运行

7.控制输出：

报警控制输出：1组常开无源触点，容量：3A或DC30V 3A

8.自检项目：

① 指示灯检查：报警、故障、运行、主电源、备用电源指示灯

② 显示检查

③ 音频设备检查

自检时间≤60s

9.事件日志：

① 记录内容：记录类型、发生时间、探测器编号、区域、故障描述，可存储不少于20000条记录

② 记录查询：根据记录的日期、类型等条件进行查询

10.操作分类：

① 日常值班：实时状态监控、事件记录查询

②监控操作层面：实时状态监控、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检

③系统管理层：实时状态监控、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检、监控设备系统参数查询、监控设备各模块单独监控、操作员增删。

11.使用环境条件：

① 工作场所：消防控制室、值班变电站（配电室）、有人值班室墙壁上

② 工作环境温度：0℃～40℃

③ 工作环境相对湿度：5%～95%RH

④海拔：≤2500m

基本技能

1.监控报警功能：

监控设备可接收多个探测器的泄漏和温度信息，并在报警时发出声光报警信号。同时，设备上的红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警位置和报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持。, 直到通过按下显示屏上的“重置”按钮远程重置探测器。声音警报信号也可以使用显示屏上的“静音”按钮手动静音。

2.故障报警功能

通讯故障报警：当监控设备与任何连接的探测器发生通讯故障时，监控画面中对应的探测器会显示故障提示，设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声将发出。.

断电报警：当主电源或备用电源出现故障时，监控设备也会发出声光报警信号并显示故障信息。您可以进入相应界面查看详细信息并取消报警声。

3.自检功能

检查设备中的所有状态指示灯、显示和扬声器是否正常。

4.报警记录存储查询功能

当发生泄漏、超温报警或通讯或电源故障时，将报警位置、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中。历史数据提供了多种方便快捷的查询方式。

5.幂函数

当主电源出现故障时，如停电、欠压等，监控设备可自动切换到备用电源工作。当主电源恢复正常供电时，自动切换回主电源，保证切换过程中监控设备连续稳定运行。

6.探测器控制功能

连接到本机的所有探测器都可以通过监控软件操作进行远程复位。

7.权限控制函数

为了保证监控系统的安全运行，监控设备软件的操作权限分为三个级别，不同级别的操作人员具有不同的操作权限。

系统组网结构