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淺談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的應(yīng)用

更新時(shí)間：2023-04-12

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801

摘要：介紹了高速公路電氣火災(zāi)行業(yè)現(xiàn)狀，闡述了 GB50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)剩余電流式和測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的安裝要求，分析Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，其集監(jiān)測(cè)管理、故障報(bào)警、分析記錄等功能于一體，可大大降低高速公路場(chǎng)合的電氣火災(zāi)發(fā)生率。

關(guān)鍵詞： 高速公路；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)功能；監(jiān)控報(bào)警功能

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，電力設(shè)施和設(shè)備已與工作和生活密不可分，電力甚至成為現(xiàn)在各行各業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)前提。但由于種種原因，電力能源在帶給人們工作和生活的便利的同時(shí)，由電氣設(shè)備產(chǎn)生的問(wèn)題對(duì)人身、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大的威脅，甚至帶來(lái)災(zāi)難。據(jù)公安部消防局《中國(guó)火災(zāi)年鑒》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)平均每年由于電氣故障引發(fā)的火災(zāi)起數(shù)，約占總火災(zāi)起數(shù)的30％，占重、特大火災(zāi)起數(shù)的比例基本上在40％～50％，在所有火災(zāi)中居前位。

隨著國(guó)家大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，高速公路建設(shè)越來(lái)越多。高速公路供配電系統(tǒng)是高速公路中的電氣火災(zāi)重點(diǎn)防范區(qū)。而在大型發(fā)電廠、重要的公建/商建建筑中早已實(shí)施的應(yīng)對(duì)剩余電流和設(shè)備過(guò)熱問(wèn)題的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)仍未在高速公路變電所中得到應(yīng)用。

一高速公路電氣火災(zāi)行業(yè)現(xiàn)狀

（1）電氣線(xiàn)路復(fù)雜，監(jiān)管困難。高速公路線(xiàn)路眾多，各分支線(xiàn)路龐大，用電線(xiàn)路復(fù)雜，供電線(xiàn)路觸電及電火花引起火災(zāi)或其他事故比較多見(jiàn)，一旦發(fā)生險(xiǎn)情，容易造成人員傷亡及巨大的財(cái)產(chǎn)損失。

（2）分布范圍廣，難以巡檢。高速公路線(xiàn)路長(zhǎng)，分布范圍廣，消防運(yùn)維人員難以對(duì)各個(gè)電氣線(xiàn)路進(jìn)行排查，存在火災(zāi)隱患。

（3）缺乏數(shù)據(jù)信息采集通道，無(wú)法監(jiān)督。項(xiàng)目整體缺乏信息溝通渠道，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析與應(yīng)用，監(jiān)督管理工作缺乏科學(xué)決策依據(jù)。

（4）地勢(shì)復(fù)雜，火災(zāi)撲救困難重重。高速公路隧道眾多，一般都建在山區(qū)或水邊，隧道洞口開(kāi)闊地的面積較小，沒(méi)有大的停車(chē)位置，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的消防車(chē)輛無(wú)法通行，加上洞內(nèi)通訊信號(hào)受阻，使撲救人員與隧道外指揮人員聯(lián)系不便，影響救援。

二國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求

GB50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》針對(duì)剩余電流式和測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的安裝要求提出：“第9.2.1條剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)以設(shè)置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則，宜設(shè)置在第一級(jí)配電柜（箱）的出線(xiàn)端。在供電線(xiàn)路泄漏電流大于 500mA時(shí)，宜在其下一級(jí)配電柜（箱）設(shè)置"；“第9.3.1測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在電纜接頭、端子、重點(diǎn)發(fā)熱部件等部分"。

根據(jù) GB50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)電氣火災(zāi)隧道的安裝提出要求。

三高速公路電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是集多年系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)大量實(shí)踐研發(fā)的服務(wù)于常規(guī)供電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，是具有集監(jiān)測(cè)管理、故障報(bào)警、分析記錄等功能于一體的智能化系統(tǒng)，可大大降低應(yīng)用場(chǎng)合的電氣火災(zāi)發(fā)生率。

系統(tǒng)監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控、顯示并儲(chǔ)存故障發(fā)生點(diǎn)或點(diǎn)的剩余電流、溫度等狀態(tài)參數(shù)，及時(shí)掌握電路運(yùn)行狀況；同時(shí)系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)散性，把數(shù)據(jù)上傳至消防火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，由消防火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)遠(yuǎn)程切斷火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)的負(fù)載和電源等。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，已通過(guò)國(guó)家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的型式檢驗(yàn)，并獲得國(guó)家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證證書(shū)。

結(jié)合高速公路項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用三層分布的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的剩余電流監(jiān)測(cè)需求，有多種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（單主站、單子站／多子站、雙機(jī)冗余式、服務(wù) 器式等），并提出“一體集成，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，三層分布"的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)理念，由設(shè)備層、通訊層及主站層3個(gè)不同層次中的設(shè)備，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)及以太網(wǎng)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接形成一個(gè)有機(jī)整體。

基于事故預(yù)警缺乏、事故發(fā)生后處理困難等多種弊端，設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，用于探測(cè)剩余電流、溫度、過(guò)電流等信號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警，準(zhǔn)確地確定故障線(xiàn)路位置，防止電氣火災(zāi)的發(fā)生，完成建設(shè)目標(biāo)。

（1）電氣火災(zāi)早期捕獲：針對(duì)線(xiàn)路老化、剩余電流、接觸不良、亂拉亂接等各類(lèi)電氣安全隱患，以及過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓等不良運(yùn)行狀況，基于智能化的數(shù)學(xué)模型，幫助電氣維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)更多人工難以發(fā)現(xiàn)的電氣安全隱患，達(dá)到早發(fā)現(xiàn)、早處置，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

（2）全面評(píng)價(jià)各類(lèi)隱患以及隧道、服務(wù)區(qū)、數(shù)據(jù)中心、監(jiān)控中心、綜合管理大樓等的電氣安全狀況，使各類(lèi)人員能夠更加全面、精細(xì)和直觀地掌握電氣安全狀況。

（3）實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)管理，管理人員和維護(hù)人員可以實(shí)時(shí)查詢(xún)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)。一方面管理人員可以直接、準(zhǔn)確地掌握電氣安全信息，避免隱患被深埋；另一方面維護(hù)人員能夠隨時(shí)掌握各個(gè)配電箱的電氣參數(shù)，可提高維護(hù)效率，給相關(guān)人員的巡檢工作帶來(lái)很大的便利。

（4）運(yùn)營(yíng)管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，將企業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)字化，為決策者提供真實(shí)、準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

四高速公路電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)重要產(chǎn)品

1.電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)探測(cè)器），是針對(duì) 0.4kV 以下的 TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，通過(guò)對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線(xiàn)溫度、過(guò)電流、過(guò)電壓等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種電力參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為能耗管理提供數(shù)據(jù)。

產(chǎn)品采用先進(jìn)的微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化于一身，是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。

產(chǎn)品符合 GB14287.2-2014《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(cè)器》、GB14287.3-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第 3 部分：測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

表一嵌入式安裝探測(cè)器

表二導(dǎo)軌式安裝探測(cè)器

2.故障電弧探測(cè)器

故障電弧探測(cè)器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)探測(cè)器）對(duì)接入線(xiàn)路中的故障電?。òü收喜⒙?lián)電弧、故障串聯(lián)電?。┻M(jìn)行有效的檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到線(xiàn)路中存在引起火災(zāi)的故障電弧時(shí)，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的聲光報(bào)警，并將報(bào)警信息傳輸給上端監(jiān)控設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)預(yù)警火災(zāi)發(fā)生的目的。

故障電弧探測(cè)器適用于工業(yè)與民用建筑中 10KW 及其以下的電氣線(xiàn)路，其保護(hù)線(xiàn)路長(zhǎng)度不宜大于 100 米。

產(chǎn)品遵循國(guó)標(biāo) GB 14287.4-2014，可適用于養(yǎng)老院、學(xué)校、商業(yè)建筑、賓館、工廠、庫(kù)房、圖書(shū)館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂(lè)場(chǎng)所等。

3.電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備

Acrel-6000/B 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞自主研發(fā)的集監(jiān)視、報(bào)警、管理于一體的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于大型商場(chǎng)、生活小區(qū)、工礦企業(yè)、辦公大樓、商場(chǎng)酒店等區(qū)域電氣防火的集中監(jiān)控管理。

Acrel-6000/B 型電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備是 Acrel-6000 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，監(jiān)控設(shè)備通過(guò) RS485 總線(xiàn)與多臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器相連，構(gòu)成集散式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣線(xiàn)路的工作狀態(tài)。監(jiān)控設(shè)備能實(shí)時(shí)接收處理各路探測(cè)器發(fā)送的漏電、溫度信號(hào)，同時(shí)在液晶屏幕上顯示，當(dāng)漏電、超溫報(bào)警及電源或通訊發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，在屏幕上顯示故障位置及報(bào)警類(lèi)型，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)和報(bào)警控制信號(hào)輸出等功能，還具備對(duì)探測(cè)器的遠(yuǎn)程復(fù)位控制功能。

本設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、體積小、可靠性高、功能較強(qiáng)、維護(hù)方便、性?xún)r(jià)比高，系統(tǒng)界面直觀、易用。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：本設(shè)備符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB14287.1《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》。

五高速公路電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能

1. 監(jiān)控報(bào)警功能

監(jiān)控設(shè)備能接收多臺(tái)探測(cè)器的漏電、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警"指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類(lèi)型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)警一直保持，直至按顯示屏“復(fù)位"按鈕（按鍵）遠(yuǎn)程對(duì)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對(duì)于聲音報(bào)警信號(hào)也可以使用顯示屏“消聲"按鈕（按鍵）手動(dòng)消除。

① 剩余電流故障（漏電）：故障單元屬性（部位、類(lèi)型）；

② 溫度報(bào)警（超溫）：故障單元屬性（部位、類(lèi)型）；

③ 電流故障（過(guò)流）：故障單元屬性（部位、類(lèi)型）。監(jiān)控報(bào)警響應(yīng)時(shí)間： ≤10s 監(jiān)控報(bào)警聲壓級(jí)（A 計(jì)權(quán)）：≥70dB／1m 監(jiān)控報(bào)警光顯示：紅色 LED 指示燈，紅色光報(bào)警信號(hào)應(yīng)保持，直至手動(dòng)復(fù)位監(jiān)控報(bào)警聲信號(hào)：可手動(dòng)消除，當(dāng)再次有報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)，能再次啟動(dòng)。

2. 控制輸出功能

當(dāng)被監(jiān)測(cè)回路報(bào)警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報(bào)警消除后，控制輸出繼電器釋放。

3. 故障報(bào)警功能

通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺(tái)探測(cè)器之間發(fā)生通訊故障或探測(cè)器本身發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫(huà)面中相應(yīng)的探測(cè)器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。

電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。

① 監(jiān)控設(shè)備與探測(cè)器之間的通訊連接線(xiàn)發(fā)生斷路或短路；

② 探測(cè)器與剩余電流傳感器、溫度傳感器之間連接線(xiàn)發(fā)生短路或短路；

③ 監(jiān)控設(shè)備主電源欠壓或斷電；

④ 給電池充電的充電器與電池之間的連接線(xiàn)發(fā)生斷路或短路。

故障報(bào)警響應(yīng)時(shí)間：≤100s；監(jiān)控報(bào)警聲壓級(jí)（A 計(jì)權(quán)）：≥70dB／1m；監(jiān)控報(bào)警光顯示：黃色 LED 指示燈，黃色光報(bào)警信號(hào)應(yīng)保持至故障排除；故障報(bào)警聲信號(hào)：可手動(dòng)消除，當(dāng)再次有報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)，能再次啟動(dòng)；故障期間，非故障回路的正常工作不受影響。

4. 自檢功能

檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。

5. 報(bào)警記錄存儲(chǔ)查詢(xún)功能

當(dāng)發(fā)生漏電、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

6. 電源功能

當(dāng)主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備可自動(dòng)切換到備用電源工作，當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電時(shí)，自動(dòng) 切回到主電源，切換過(guò)程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。

7. 對(duì)探測(cè)器控制功能

通過(guò)監(jiān)控軟件操作，可對(duì)連接到本設(shè)備的所有探測(cè)器進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制。

8. 權(quán)限控制功能

為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行，監(jiān)控設(shè)備軟件操作權(quán)限分為三級(jí)，不同級(jí)別的操作員具有不同的操作權(quán)限。

① 日常值班級(jí)：實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢(xún)；

② 監(jiān)控操作級(jí)：實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢(xún)、探測(cè)器遠(yuǎn)程復(fù)位、設(shè)備自檢；

③ 系統(tǒng)管理級(jí)：實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢(xún)、探測(cè)器遠(yuǎn)程復(fù)位、設(shè)備自檢，

六高速公路AcrelEMS-HIW平臺(tái)

1大平臺(tái)首頁(yè)

項(xiàng)目概況、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備分類(lèi)、設(shè)備報(bào)警信息、報(bào)警分類(lèi)、報(bào)警統(tǒng)計(jì)、設(shè)備臺(tái)賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報(bào)警時(shí)可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

2 實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控可以查看項(xiàng)目名稱(chēng)下的設(shè)備信息和探測(cè)器信息，探測(cè)器詳細(xì)信息包括項(xiàng)目名稱(chēng)、所屬設(shè)備、剩余電流、溫度、三相電壓電流、DI、DO等實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。同時(shí)具備權(quán)限的管理人員還可以對(duì)監(jiān)控單元進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位、分合閘等操作。