电气火灾监控系统

1、电气火灾监控系统目录1系统的特点 2系统设计应用的依据 3系统的基本组成及工作原理1 ）基本组成2）工作原理 3）系统架构示意图4系统产品的选型 5系统在建筑设计理念上的定位和功能 6系统设计的检测方法 7协调配合分级设置报警值 8独立式电气火灾监控探测器的使用 9监控系统的设置安装及布线设计 10产品简介1系统的特点电气火灾监控系统，特点在于漏电监控方面属于先期预报警系统，与传统火灾自动报警系统不同的是，电气火灾监控系统早期报警是为了避免损失，而传统火灾自动 报警系统是为了减少损失。所以，这就是说为什么不管是新建或是改建工程项目，尤其是已经安装了火灾自动报警系统的单位，仍需要安装电气火灾监控

2、系统的根本原 因。2系统设计应用的依据1）电气火灾监控系统的设计与应用，主要依据是根据国家标准中的相关条文：其一，是GB50045-95（2005版）高层民用建筑设计防火规范，其中在条文9.5.1里规定:高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。其二，是GB50016-2006建筑设计防火规范，在条文11.2.7里规定:下列场所宜设置剩余电流动作电气火灾监控系统。这些场所包括各种类型的：影剧院、馆所、 仓库、住宅小区、医院、商店、学校等等。其三，国家标准建筑电气火灾预防要求和检测方法有关条文也明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器”。其四，电气火

3、灾监控系统的产品应满足:GB14287.1-2005电气火灾监控设备、GB14287.2-2005剩余电流式电气火灾监控探测器、GB14287.3-2005测温式 电气火灾监控探测器其五，电气火灾监控系统的安装和运行应满足 GB13955-2005剩余电流动作保护装置安装和运行其六，电气火灾监控系统的供电应满足GB50052供配电系统设计规范的要求其七，电气火灾监控系统的设计应满足电气火灾监控系统的设计方法的要求（暂行规定）2）对“宜”字的理解国家标准建筑电气火灾预防要求和检测方法有关条文中明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器”。在剩余电流动作保护装置安 装和运行

4、有关条文中也同样明确要求“必须安装剩余电流保护装置的设备和场所”。其中就末端保护和线路保护做出了具体规则，另外，在 4.6条款里，同样明确在某些场 所“应安装报警式剩余电流保护装置”的具体规定。这些都是强制性的规定。在国家标准高层民用建筑设计防火规范和建筑设计防火规范里，对是否安装电气火灾监控系统是以“宜”安装来表示的。所谓“宜”安装，按着规范里用词说明指出:表示允许也稍有选择。也就是说可以安装，也可以不安装。怎样理解“宜”字的含意，把握好“宜”安装电气火灾监控系统的设计和应用呢？随着祖国现代化建设的快速发展和人民生活水平的不断提高，用电量大为增加，相应地电 气火灾事故的发生则居高而不下，造成

5、的损失也是不可估量的，综合考察我国发生火灾的趋势，故安装电气火灾监控系统是非常迫切的、必要的。再说，若是我们把低压 配电系统中的尚未造成火灾发生的隐患，事先有效地通过对漏电、温度的异常变化以及它们可能引起的火灾进行预报、监控，大大地降低火灾事故的发生，避免损失不是 比减少损失的效果更好吗？3系统的基本组成及工作原理1）基本组成根据国家标准GB14287-2005电气火灾监控系统以及相关规范电气火灾监控系统的设计方法（暂行规定），则电气火灾监控系统的基本组成应包括：电气火灾监 控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器以及测温式电气火灾监控探测器等三个最基本产品种类所组成。其中，剩余电流式电气火灾监控

6、探测器又由监控探测器和剩余电 流互感器（分对插式、闭合式两种）所组成；测温式电气火灾监控探测器由监控探测器和测温传感器所组成。剩余电流式电气火灾监控系统采用分层分布式结构，由站控管理层、网络通讯层和现场设备层组成。系统拓扑图如左图所示：各电气火灾监控探测器通过屏蔽双绞线 RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器，然后通过五类线 TCP/TP协议进入工业交换机，然后通过光缆到达监控主机。a）现场设备层主要是连接网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表和保护装置等，也是构建该监控系统必要的基本组成元素。不仅肩负着采集数据的重任，同时也 是执行后台控制命令的终端元件。b） 通讯

7、控制层主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁，不同的接口转换器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太网等各种接口，组网方式灵活，支持点对点的通讯、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。通讯服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令，并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作，如电压 /电流等电参量、输入开关量状态、修改仪表内部参数或各种控制继电器断开/ 闭合的操作命令等；微机保护装置主要是为保证上位机的正常工作，避免网络中不稳定信号对其造成的干扰或破坏；接口转换器件则是由于现场仪表或其它系列的装置与

8、上位机的通讯接口存在差异，需要进行转换方可进行数据交换。c）管理测控层是针对监控网络的管理人员，该层直接面向用户。该层也是系统的最 上层部分，主要是由电气火灾监控系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印 机、UPS等。其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场 的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作。2）工作原理其基本原理是，当电气设备中的电流、温度等参数发生异常或突变时，终端探测头（如剩余电流互感器、温度传感器等）利用电磁场感应原理、温度效应的

9、变化对该信息 进行采集，并输送到监控探测器里，经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也输送到 监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾 报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到事故现场进行检查处理，并将报警信息发送到集中控制台。3）系统架构示意图电气火灾监控系统架构示意如下图4系统产品的选型观察国内电气火灾监控系统的产品市场，其监控探测器的结构形式主要有三种类型，即多功能漏电开关型、分离配置型、分离配置整合

10、型。如何为用户设计安装电气 火灾监控系统，在实际中又能稳定可靠地得到应用，则选择该系统的产品是重要环节，也是值得探讨的一个问题。1）多功能漏电开关型（结构复杂、成本加大、故障率偏高）其特点是：监控探测器除了自身应有的剩余电流探测（或温度探测）、报警功能外，又扩展多项功能，例如：过电流、过电压、延时送电、防雷、欠压、组网实现远程集 中监控以及其它等等功能，汇集在一起。这种类型从外部目测结构为盒装，从内部观看，则是将含有电源变换电路、信号处理电路、报警电路、显示电路、通信、联动接 口等的监控探测器与电流互感器、剩余电流互感器、主回路分断开关（100A以下多用磁保持继电器、100A以上用接触器或空开

11、-塑壳断路器）统统地集聚于一体，组 成一种多功能式的漏电开关产品。该类型产品的优点是：保护功能多，内置电流互感器、剩余电流互感器（包括温度传感器），接线少，整体度高。而由此产生的缺点是：结构复杂、成本加大、故障 率偏高，特别是信号的监控、探测、分析、处理、报警、通信、联动接口等电路与 ABC三相主电（或单相）回路的间隔距离太近，易遭受强电磁场的干扰，降低产品性能的 稳定可靠性。再说，其内部包含的电源控制开关（断路器），是低压配电系统中的关键配电产品，它必须通过电气开关类的电气产品的3C认证。在安装使用上也不太方便，如新建工程则需要和配电箱（柜）厂家沟通协商合理组装，但对改造工程中已经成形并使用

12、中的配电箱（柜）则更不适用。2）分离配置整合型（消防中心一体化监控，相对复杂的火灾报警系统故障率偏高）分离配置整合型是电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器（包括终端探测头）分离配置型 的一种特殊类型。它与分离配置型不同的是：其总线直接使用普通火灾报 警系统的二总线，省去集中控制器和上位机，由火灾报警控制器整合电气火灾监控探测器（包括终端探测头）探测报警功能后一并控制。可喜的是，节减了电气火灾监控系统集中控制器和上位机以及组网布线，成本下降，消防中心一体化监控，界面统一，管理方便。麻烦的是，这样一来原先的火灾报 警控制系统，还需要重新通过GB14287-2005电气火灾监控系统的双重检测认证，不

13、值得。再说这种组合，相对复杂的火灾报警系统故障率偏高，则直接影响着电气火灾 监控系统，使得系统的稳定可靠性降低，甚至于造成瘫痪。所以，最好还是设置独立的电气火灾监控系统，与传统的火灾自动报警系统分开为宜。3）分离配置型（今后电气火灾监控系统产品的主要发展方向）此种类型是：电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器（包括终端探测头剩余电流互感器、温度传感器）分离配置。即通过监控探测器（终端探测头）采样配电柜（箱）内导电母线中的电流和漏电流信号，经内置单片机系统分析处理后，应用二总线通信约定，上报消防控制室或值班室里的电气火灾监控设备，且进一步分析处理后，进行所 需要联动控制，从而完成该系统应有的功能。

14、一般只有剩余电流和温度探测功能。这种系统分工明确、结构简单、成本少、故障率偏低，不含电源控制开关，不串入配电系统，只通过剩余电流互感器（或测温探头）取样信号，性能稳定可靠。不足之处是：监控设备与监控探测器、监控探测器与终端探测头之间需要敷设信号线及 2芯脱扣控制线。此种类型产品无论是在新工程还是改造工程上使用，都比较方便。可以预见，这种与低压配电系统相对独立的此种产品结构形式，将是今后电气火灾监控系统产品的主要发展方向。目前，电气火灾监控探测器主要有以下几种类型：一方形监控仪表具有剩余电流保护、温度保护、过压保护、缺相保护、过流保护等多种保护功能；实时地对回路的三相电压、三相电流、频率、功率、

15、四象限电能和基波、总谐波电能等电参量进行测量；提供三路开关量输入功能，可连接消防联动信号和烟雾报警信号，高可靠性地实现消防系统通过装置远程控制，强制切断故障点电源；继电器保护输出：具有报警输出和脱扣输出的功能，同时可将开关状态反馈到消防系统中；采用先进的现场总线通信技术，上位机管理软件可以实时监控现场的运行状况，及时发出报警信息；具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数和相序，根据报警记录可以分析现场的用电情况，为消除故障提供依据；实时温度监控功能，对传感器进行在线检测，传感器断线、短接都会发出告警信号；掉电保护功能，当监控装置处于报警状态时遇到断电情况，下次上电时仍然会保持

16、断电前的报警状态，防止由于断电、复位等原因导致的报警无效的情况；适用于0.4kV电压等级TN-C-S、TN-S及局部TT系统。二槽型监控探测器可在线监测多路的漏电流，各相电缆温度信号；额定剩余电流动作值，脱扣延时，可根据需要灵活设置，温度动作值也可编程；画面暂留功能，漏电故障发生时该通道显示画面暂留，表示该通道漏电或超温时的值，方便上位机的故障记录；采用现场总线通信技术，上位机管理软件可以时刻监控现场的运行情况，及时发现报警信息。通过RS485接口，标准MODBUS协议可以与各种标准系统相连；集成度高，网络化，智能化程度高，动作特性合理；适用于0.4kV电压等级TN-C-S、TN-S及局部TT

17、系统。三导轨式监控探测器可在线监测单路或多路的漏电流，各相电缆温度信号；额定剩余电流动作值，脱扣延时，可根据需要灵活设置；标准35mm导轨式安装，LCD显示；画面暂留功能，漏电故障发生时，该通道显示画面暂留，表示该通道漏电或超温时的值，方便上位机的故障记录；事件记录，表内可记录10条漏电的大小、时间；采用现场总线通信技术，上位机管理软件可以时刻监控现场的运行情况，及时发现报警信息。通过RS485接口，标准MODBUS协议可以与各种标准系统相连；集成度高，网络化，智能化程度高，动作特性合理；适用于0.4kV电压等级TN-C-S、TN-S及局部TT系统。5系统在建筑设计理念上的定位和功能1、 在电

18、力设施系统中的定位（与通用电工产品的关系）通用电工产品已十分成熟，用于电力计量、执行操作和实施保护，能防止由线（相）间金属性短路故障和长时间过载发热引发的电气火灾，基本上属于被动预防。电气火灾监控产品主要针对接地电弧性短路故障，用于监控、预警。从电工角度看，属于辅助性主动预防安全手段。这是两种性质不同的产品（或系统），有点象“战斗机”与“雷达站”的关系。2、 在消防设施系统中的定位（与火灾报警系统的关系）火灾报警系统是立足扑救的、针对已经发生的火情的后期报警灭火系统。电气火灾监控系统从本质上是立足预防的、专门针对电气线路故障和涉电意外的前期预警系统。前者的联动或控制对象是广播喷淋排烟等逃生灭火

19、器件，第一处理责任人是消防保安。后者的联动或控制对象是电力分合等电工器件，第一处理责任人是持证电工。 两种系统不能混为一谈，更不能互相替代，原则上应该互相独立。在充分的硬件和软件条件下，两种系统并非绝对不可以兼容或合并。电气火灾监控系统的功能“电气火灾监控系统”为：“当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位 的系统，它由电气火灾监控计算机系统，网络通讯层，电气火灾监控探测器组成”；“探测被保护线路中剩余电流、温度等电气火灾危险参数变化.”。高规和建规 都提及了对预防防电气火灾起很大作用的日本内线规程，作为制订漏电火灾报警的重要参考。我国高规（2005

20、版）规定“漏电火灾报警”外，还外加一些电气参数测量的要求，例如需探测过电流信号及报出过电流的位置和变化。这提高了对供电系统电流保护的安全性.需要提出的是：高规、建规都没有涉及温度探测。事实上，建筑物内高压系统的变压器柜、电容补偿柜、整流柜等部位，电缆接头、开关触点等位置，都有可能由于种种原因产生高温而导致火灾。变压器冷却系统发生故障或严重过载，补偿系统过补偿或自动调节器失灵、电容器老化，都是十分常见的；至于接头、触点日久接触不良则更普遍。在这些情况下，很容易因过热而着火甚至发生爆 炸。3、系统功能系统运行监视和控制监视界面显示整个电力监控系统的网络图，动态刷新各电气设备的实时运行参数和运行状态

21、，并且支持现场设备的远程控制功能。监控系统的画面根据现场实际状况 进行组态。电能质量监视和分析对整个监控系统范围内的电能质量和电能可靠性，漏电电流及线缆温度状况进行实时的监视。实时监视系统电压偏差、频率偏差、不平衡度、功率因数、谐波含量，电 压闪变，剩余电流及温度等电能质量问题，评估电能质量是否符合标准。记录扰动时的波形，作为电能质量分析和故障分析的依据。电能消耗统计和分析系统为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能，用户也可以定制符合需求的电能统计功能，包含不同用电设备在不同费率时段的电量消耗，可以按照日、月、季 度、年的时间段进行统计和记录，并可以查询、显示和打印。预防性电气火灾监视连续监

22、视用电设备泄露电流的变化、线缆接头温度的变化，为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全。报警和事件管理系统在电能质量事件发生、设备状态改变、电网扰动、电气故障时触发并记录报警。系统报警时自动弹出报警画面并进行语音提示，同时可以将报警 信息通过Email、手机短信等方式通知相关人员并与消防监控系统联网，数据实时传送消防控制中心。历史数据管理系统基于SQL serv er数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据、事件顺序记录（SOE）等均可保存到历史数据库。能够自定义需要查询的参数，查询的时间段或选 择查询最近更新的记录数，显示并绘制成曲线图。报表管理可基于系统已

23、有模板，或自定义新的模板生成报表。可以手动或根据预设时间表定时生成，或通过事件触发生成xml格式报表。例如：电能消耗统计报表、电能趋势报表等。报表能通过Email或HTML格式进行发送、手动打印或自动打印。用户权限管理用户权限管理能够防止未经许可的操作，保障系统安全稳定运行。用户可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统维护管理提供可靠的安全保障。第三方通讯功能支持工业OPC接口，可作为OPC服务器为其他程序提供数据（如DCS系统，BA系统），也可作为OPC客户端，从其他系统获取数据。系统兼容常用配电领域规 约IEC60870-5-101,IEC60870-5-103,CDT 等，可

24、以兼容所有Modubs协议的第三方设备。支持Web客户端系统提供Web服务，客户端可以在办公室等其他场所通过IE浏览器查看电力监控现场画面、查阅电能消耗统计报表等。6系统设计的检测方法电气火灾监控系统的终端信息检测，有漏电电流和温度两种检测方法。系统接地对将要设计安装电气火灾监控系统的用户，不管是新工程或旧工程改造项目，首先要调查核实该用户低压配电系统的系统接地的形式是什么，否则设计安装剩余电流互感器的点位进行检测，是根本无法施行的。低压配电系统的系统接地形式有IT型、TT型、TN-S型、TN-C型、TN-C-S型。低压配电系统总漏电电流的检测如果是检测该用户用电系统的总体绝缘状态，则前提有二

25、：其一，必需有独立的变电系统，其二，低压配电系统的系统接地形式必须是 TT或TN-S型。分支线路漏电电流的检测AC380V/220V对于AC220V单相供电系统，剩余电流互感器只要套住两根电源线即可，但要求中性线 N（即零线）此后不容许再接地。对于AC380V三相供电系统，由于有三相三线制、三相四线制、三相五线制等使用状况，则根据具体情况将剩余电流互感器同时套住LA、LB、LC三相电源线，或同时套住LA、LB、LC+N线。同理，要求中性线N此后不许再接地，保护线PE不得穿过互感器。在系统接地的形式为TN-C型时，必须将其改造为TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系统后，才可以安装剩余电流检测

26、装置。温度检测，一般在二级保护的线路中应用，也就是说当需要对重要场所的导体连接部位监测温度时，宜设置测温式电气火灾探测器。它与系统接地的形式无关，主 要考虑包括线缆在内的低压配电装置中关键部位的温度，可采用接触式布置法。当被检测对象为绝缘体时，宜将探测器的温度传感器直接设置在被探测对象的表面。当被 检测对象为配电柜内部温度变化时，可宜靠近发热部件，采用非接触式布置。7协调配合分级设置报警值1）报警值设置范围剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围，依据国家标准 GB14287.2-2005中，4.2.2的规定，不应小于20mA，不应大于1000mA，且报警值应在设定值的 80%100 之间

27、。所以按着此项要求，一般来说把电源总进线处的剩余电流动作值定为 400 800mA，电源分支线路上的剩余电流动作值定为100 400mA。设置范围有了，但在实际现场，设置剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值，具体地说应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍，且不大于 1000mA。2）固有泄漏电流估算电气火灾探测器的报警设定值应考虑配电系统及用电设备的正常泄漏电流（剩余电流报警设定值必须大于被测电路的泄漏电流值）。以实测为准，设计时可参照表一、表 二、表三估算。表一 220/380V线路每公里泄漏电流（mA）截面（mm2）绝缘材质4610162535507095120150

28、185240妇聚氯乙烯521-52156162701701791-891-99110911121161127橡皮27323940454949555560606061聚乙烯17202526293333333338383839表二电动机泄漏电流（mA）额定功率（kW） 运行方式 I II II II II II11IIIIII II II II I TOC o 1-5 h z 11.52.25.57.5111519223037455575正常运行0.20.20.30.40.50.60.70.70.911.091.221.48电动机启动0.60.81.62.12.42.633.54.65.576.6

29、7.9910.5表三荧光灯、家用电器、计算机泄漏电流（mA）设备名称 型式泄漏电流（mA）安装在金属构件上0.1荧光灯 安装在木质或混凝土构件上0.02手握式I级设备0.75固定式I级设备3.5家用电器IIIII级设备0.25L I级电热设备0.75-5移动式1计算机固定式3.5L组合式158独立式电气火灾监控探测器的使用独立式探测器，在大型场所可直接接入电气火灾监控系统中去使用，而在无消防控制室且电气火灾监控探测器设置数量不超过4个时，则可以采用独立式电气火灾监控探测器来使用。在设置有火灾自动报警系统的建筑中，独立式电气火灾监控探测器的报警信息，若是接入火灾自动报警控制器或消防控制室图形显示

30、装置显示，则其报警信息显示应 与火灾报警信息显示有明显区别。严格地说按照电气火灾监控系统的设计方法的要求（暂行规定），当并入火灾自动报警系统时，应采用独立显示器。在未设置火灾自动报警系统的建 筑中，独立式电气火灾监控探测器应配接火灾声光警报器来使用，在探测器发出报警信号时，应自动启动火灾声光警报器。在非重要供电场所，独立式电气火灾监控探测器发出报警信号后，可以在经过一段延时后，切断供电电源。9监控系统的设置安装及布线设计电气火灾监控设备以及系统的报警信号，应设在消防控制室或有人值班的场所。主机电源应取自控制中心的消防供电（AC220V）。各监控探测器采用现场供电，电源接入点应在该级断路器的上端

31、。1）配电柜（箱）内部形式的安装设计一般新工程在楼层设有专门楼层配电柜（箱），可将探测控制器放在配电柜（箱）内，且离导电母线尽量远的导轨上安装，再将剩余电流互感器安套在电源母线上，固定牢 靠，探测控制器与互感器之间的连线，应采用屏蔽导线。2）配电柜（箱）外部形式的安装设计在配电柜（箱）外安装探测控制器，则无论是对新工程还是改造工程，都是适用的。若有专门安装探测控制器的防火监控箱，装入探测控制器后可放在配电柜（箱）附近。同理，剩余电流互感器安套在电源母线上，固定牢靠，探测控制器与互感器之间的连线，应采用设置范围屏蔽导线。对于改造工程，因互感器为闭合型的，所以在安装时，不仅要注意施工安全还应尽量避

32、免断电时间过长，影响用户的用电。3）配电柜（箱）成套形式的安装设计若是在配电柜（箱）面板上嵌入探测控制器，剩余电流互感器依然固定牢靠在其内，不增加防火监控箱，也不想改动配电柜 （箱）内部结构，既美观而方便，则应在设计中 明确提出要求，由有关各方在施工图纸会审确认批准后，可由配电柜（箱）成套厂家，充分考虑预留面板上嵌入探测控制器孔的问题。4）安装布线设计及注意事项产品在安装布线时应采取三防措施。产品应按消防用电的规定执行。各个安装接线端，接线时不得反接，数量不得超过2根。安装布线时，必须严格区分N线和PE线，穿过剩余电流互感器的N线，不得作为PE线，不得重复接地或接设备外露可接近导体。PE线不得穿过剩余电流互感器。二总线安装走