電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在安徽工業(yè)大學(xué)項目中的應(yīng)用

關(guān)呈功, 李鳳丹

(丹東華通測控有限公司, 遼寧 丹東 118009)

0 引 言

根據(jù)我國近幾年的火災(zāi)統(tǒng)計,電氣火災(zāi)年均發(fā)生次數(shù)占火災(zāi)年均總發(fā)生次數(shù)的30%左右,占重特大火災(zāi)總發(fā)生次數(shù)的80%左右,居各火災(zāi)原因之首,且損失占火災(zāi)損失的53%,而發(fā)達國家每年電氣火災(zāi)發(fā)生次數(shù)僅占總火災(zāi)發(fā)生次數(shù)的8%～13%[1]。因此現(xiàn)階段,在大型公共建筑及人員密集場所加裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。

1 項目概況

安徽工業(yè)大學(xué)教學(xué)與創(chuàng)新實訓(xùn)樓工程項目分南樓、北樓及多功能廳,南樓4層、北樓6層,多功能廳2層,建筑高度分別為16.5 m、23.7 m、11.8 m,最大跨度為8.1 m,總建筑面積為22 886.68 m2,民用建筑工程設(shè)計等級為一級,耐火等級為二級,抗震設(shè)防烈度為6度,采用樁基礎(chǔ)和框架結(jié)構(gòu),設(shè)計使用年限50年?，F(xiàn)場效果圖如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場效果圖

2 技術(shù)背景

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是指當(dāng)被保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設(shè)定值時,能發(fā)出報警信號、控制信號,并能指示報警部位的系統(tǒng),在剩余電流監(jiān)控方面屬于先期預(yù)報警。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)早期報警是為了避免損失,而傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)則為了減少損失,所以新建或改建工程項目,尤其是已安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的項目,仍需要安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

3 火災(zāi)的起因

引發(fā)火災(zāi)主要有3個因素:電氣故障,違章作業(yè),用火不慎。由電氣故障原因引起的火災(zāi)居于首位,而電氣故障引發(fā)火災(zāi)的原因是多方面的,主要包括電纜老化、施工的不規(guī)范、電氣設(shè)備故障等。電氣火災(zāi)一般初起于電氣柜、電纜隧道等內(nèi)部,當(dāng)火蔓延到設(shè)備及電纜表面時已形成較大火勢,不易被控制。而電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能在發(fā)生電氣故障(存在一定電氣隱患)的條件下發(fā)出報警,提醒專業(yè)人員排除電氣火災(zāi)隱患,實現(xiàn)電氣火災(zāi)的早期預(yù)防,避免電氣火災(zāi)的發(fā)生,因此具有很強的電氣防火預(yù)警的特殊實用功能。通過合理設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),可以有效探測供電線路及供電設(shè)備故障,以便及時處理,避免電氣火災(zāi)的發(fā)生[1]。

4 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

(1) 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)GB 14287.1—2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第1部分:電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、GB 14287.2—2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分:剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、GB 14287.3—2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第3部分:測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》的要求。

(2) GB 50045—1995(2005版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中第9.5.1條規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置剩余電流火災(zāi)報警系統(tǒng)。

(3) GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中第10.2.7條規(guī)定:下列場所宜設(shè)置剩余電流動作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學(xué)校等。

(4) 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB 13955—2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》的要求。

(5) 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求。

(6) 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》(暫行規(guī)定)的要求。

5 系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計

該項目電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備PDM-610、組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(簡稱探測器)PDM-803ET以及剩余電流互感器組成。對于南樓、北樓,多功能廳3個區(qū)域,探測器PDM-803ET均安裝在每個樓層強電井配電箱內(nèi)以及天臺的強電井配電箱內(nèi),其中南樓安裝探測器14臺,北樓安裝探測器14臺,多功能區(qū)安裝探測器20臺,消防控制室安裝探測器1臺,南、北樓各通過1條阻燃屏蔽雙絞線接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),多功能區(qū)由于距離較遠,通信線鋪設(shè)沒有專用的消防通信橋架,鋪設(shè)1條光纜,通過光電轉(zhuǎn)換后接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備放置在消防控制室內(nèi),采用壁掛式安裝,其中消防控制室內(nèi)安裝的1臺探測器通過阻燃屏蔽雙絞線直接接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中,系統(tǒng)組網(wǎng)總線共計4條,每條總線中的探測器設(shè)置不同的通信地址,實現(xiàn)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與探測器之間的數(shù)據(jù)交互,完成探測器現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的集中監(jiān)控、顯示、報警、存儲,查看等功能。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖2所示。

5.1 監(jiān)控設(shè)備功能

電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備PDM-610采用嵌入式低功耗數(shù)字處理器、Windows操作系統(tǒng)、大屏幕LED人機界面,可外接各種型號打印機,具有多路用于連接電氣火災(zāi)探測器的總線接口和用于連接主站的網(wǎng)絡(luò)接口(RS-485、以太網(wǎng)接口等可選)[2]。

對于中小型建筑,電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備PDM-610可獨立作為一個區(qū)域電氣火災(zāi)的監(jiān)控主站設(shè)備,直接安裝在消防控制室或監(jiān)控值班室中,具有數(shù)據(jù)采集、表格顯示、故障記錄、聲光報警、打印等功能。

對于大中型建筑,電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備PDM-610在完成上述功能的同時,可作為電氣火災(zāi)監(jiān)控主站系統(tǒng)的前置通信層設(shè)備(通信管理機),具有數(shù)據(jù)分類、整理、運算、記錄等功能,實現(xiàn)“3+2”分層分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),滿足單網(wǎng)、雙網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)及冗余網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

(1) 采集功能:依據(jù)GB 50116—2008《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[3]的要求,結(jié)合項目現(xiàn)場實際情況,可接入256臺探測器(可擴展)。

(2) 顯示功能:實時顯示并監(jiān)控區(qū)域內(nèi)探測器運行參數(shù)及故障狀態(tài)。

圖2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

(3) 總線功能:支持8路RS-485/232、雙路以太網(wǎng)等多種總線形式及通信協(xié)議。

(4) 預(yù)警功能:剩余電流、溫度、超限預(yù)警、報警。

(5) 報警功能:故障時30 s內(nèi)發(fā)出聲光報警。

(6) 前置功能:數(shù)據(jù)分類、整理及轉(zhuǎn)發(fā),構(gòu)成分層分布式網(wǎng)絡(luò)。

(7) 消防聯(lián)動:4路繼電器輸出接口(1路報警、3路控制輸出)。

(8) 數(shù)據(jù)處理:剩余電流值、剩余電流故障、剩余電流報警存儲、查詢等功能。

(9) 其他功能:系統(tǒng)功能自檢、智能擴展接口。

5.2 探測器功能

組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器PDM-803ET具有剩余電流、溫度測量的同時,還具有綜合測量功能,可節(jié)省配電柜安裝空間和降低柜內(nèi)器件成本,如配電箱直接加裝一臺探測器,即完成剩余電流檢測,也進行全電量的測量。該項目通過探測器的雙通信接口把數(shù)據(jù)分別送入不同的監(jiān)控系統(tǒng)中,通信一口以RS-485通信總線接入電力監(jiān)控系統(tǒng),通信二口以RS-485通信總線接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)集中化監(jiān)控。探測器安裝設(shè)置也按國家標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計,剩余電流電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器應(yīng)以設(shè)置在低壓配電系統(tǒng)首端為基礎(chǔ)原則,宜設(shè)置在第一級配電柜(箱)的出線端。在供電線路剩余電流>500 mA時,宜設(shè)置在其下一級配電柜(箱)處[3]?，F(xiàn)場涉及探測器安裝位置的配電箱系統(tǒng)如圖3所示。

(1) 剩余電流:1路(剩余電流互感器輸入)。

(2) 溫度測量:3路(溫度傳感器輸入)。

(3) 電量測量:三相相/線電壓、零序電壓、三相電流、零序電流、電壓電流不平衡度、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等。

(4) 電能計量:有功電能(kWh),無功電能(kvarh)。

(5) 其他功能:過流、過壓報警功能。

(6) 繼電器輸出:1路(報警輸出)。

(7) 裝置顯示:LCD中文液晶顯示。

圖3 現(xiàn)場涉及探測器安裝位置的配電箱系統(tǒng)

(8) 通信接口:2路標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口(光隔)。

(9) 通信規(guī)約:標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU通信規(guī)約。

(10) 裝置電源:AC 220 V。

(11) 參數(shù)設(shè)定:2組獨立限值參數(shù)整定。

(12) 安裝方式:盤面開孔式安裝方式。

(13) 外形尺寸:96 mm×96 mm×75 mm,開孔尺寸:91 mm×91 mm。

6 結(jié) 語

近年來國家相關(guān)部門加大對電氣火災(zāi)監(jiān)控的監(jiān)管,為了使電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運行,達到火災(zāi)前期及時預(yù)報警的目的,先后更新一系列國家標(biāo)準(zhǔn),各地方也先后出臺相關(guān)規(guī)定,來保證新建或擴建工程中用到的產(chǎn)品均能按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計與實施應(yīng)用,避免和減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。

[1]丁宏軍.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計[M].成都.西南交通大學(xué)出版社,2014.

[2]丹東華通測控有限公司.電氣火災(zāi)監(jiān)控消防設(shè)備電源監(jiān)控產(chǎn)品及系統(tǒng)[G].2017.

[3]火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范:GB50116—2013[S].