4 系统设计注意事项和方法
4.1 电气火灾监控系统主要监测剩余电流和温度两类对象,在设计时应注意的基本要点
(1)关于剩余电流
由于剩余电流监测的原理采用了基尔霍夫电流定律,所以,对所应用的低压配电系统形式有一定要求。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,不能使用在TN-C系统中。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。
关于AC220V单相供电系统,剩余电流互感器只要套住L/N两根电源线即可,但要求中性线N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A/B/C三相电源线,或同时套住A/B/C/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型时工业自动化网,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,主要考虑包括线缆在内的低压配电装置中关键部位的温度,一般在二级保护的线路中应用。温度探头Pt100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,可采用非接触式布置,靠近发热部件。
4.2 系统设计中的点位分配
根据国家标准GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》4.4条中关于分级保护的规定,安装剩余电流火灾监控装置时,点位分配原则的步骤是:
(1)研究分析被控低压AC380V/220V配电线路的相关图纸,将建筑电气的分布情况调查核实,确定配电设备(如配电柜、箱、盘、电缆等重要设备)的位置,把每一个监控探测器分配到相应的配电设备上,以此来确定探测器的数量,避免重设浪费。
(2)确定分级保护。为了缩小发生人身电击事故和接地故障切断电源时引起的停电范围,通常在供电线路的不同地点安装三级(或两级)不同容量的剩余电流保护装置,以形成分级保护。根据用电负载及线路情况,一般分两级或三级保护,适用于城镇和农村第一级和第二级保护。
其中,重要线路应包括安防、消防、应急电源、通道照明线路及不容许停电的重要场所。
(3)二级保护中,所有开关处都要设置安装剩余电流火灾监控探测器,即在线路的电源端(第一级保护)和分支首端(第二级也称为末端保护)都要安装剩余电流探测器,并接入电气火灾监控系统,只作火灾监控报警用。
(4)三级保护中,第三级(即末端保护)开关处应设置剩余电流探测器及动作保护装置,但不接入电气火灾监控系统,为的是防止人身触电。
(5)温度检测是以配电设备异常时发热为基本原则而进行的。
1)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。
2)各配电柜(箱)的进出母线接点、自动开关(断路器、刀开关)触头、大电流导线集中部位、线缆驳接点。
3)母联柜主接点、刀开关触头。
4)补偿电容器接线端子、转换开关触头。
(6)根据点位安装总数,再选择相应的壁挂、立式或琴台。
5 系统参数的配置
5.1 报警值设置范围
依据国家标准GB14287.2-2005中的规定,剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围在20~1000mA之间。按此要求,一般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.一般在实际现场,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。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。
5.2 关于电缆温升报警设定参考,根据《电力电缆设计规范》对电缆有关温度的规定
(1)60℃以上高温场所应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求,选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆100℃以上高温环境宜选用矿物绝缘电缆。高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆。
(2)电缆持续允许载流量的环境温度应按使用地区的气象温度多年平均值确定,并应符合规定。在户内电缆沟敷设时,环境温度为场所最热月的日最高温度平均值另加5℃.
(3)电缆所承受温升与敷设及散热条件有关。
6 系统设计实例
上海纳克润滑有限公司电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000/B、漏电火灾探测器ARCM300-J1、漏电火灾探测器ARCM300-J8和漏电流互感器AKH-0.66L组成。
Acrel-6000电气火灾监控系统是本公司自主研发的用于接收剩余电流式电气火灾探测器等现场设备信号,以实现对被保护电气线路的报警、监视、控制、管理的运行于计算机的工业级硬件/软件系统。本系统应用于大型商场、生活小区、生产基础、办公大楼、商场酒店等区域的消防控制中心,对分散在建筑内的探测器进行遥测、遥调、遥控、遥信,方便实现监控与管理。本系统采用标准的Modbus现场总线将具有通信功能的探测器相互连接起来,当现场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,能指示报警部位并保存报警信息。
苏州中占房地产现场有剩余电流式仪表48只ARCM300-J8和20只ARCM300-J1,安装于楼层配电箱中。现场仪表采用总线方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁挂式电气火灾监控系统。本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
电源:
① 额定工作电压AC220V(-15% ~ +10%)
② 备用电源:主电源欠压或停电时,维持监控设备工作时间 ≥4小时
工作制:
24小时工作制
通讯方式:
RS485总线通讯,Modbus-RTU通信协议,传输距离1km,可通过中继器延长通讯传输距离
监控容量:
① 监控设备最高可监控200个监控单元(探测器)
② 可配接ARCM系列监控探测器
① 剩余电流故障(漏电):故障单元属性(部位、类型)
② 温度报警(超温): 故障单元属性(部位、类型)
③ 电流故障(过流): 故障单元属性(部位、类型)
监控报警响应时间: ≤30s
监控报警声压级(A计权):≥70dB/1m
监控报警光显示:红色LED指示灯,红色光报警信号应保持,直至手动复位
监控报警声信号:可手动消除,当再次有报警信号输入时,能再次启动
① 监控设备与探测器之间的通讯连接线发生断路或短路
② 监控设备主电源欠压或断电
③ 给电池充电的充电器与电池之间的连接线发生断路或短路
故障报警响应时间:≤100s
监控报警声压级(A计权):≥70dB/1m
监控报警光显示:黄色LED指示灯,黄色光报警信号应保持至故障排除
故障报警声信号:可手动消除,当再次有报警信号输入时,能再次启动
故障期间,非故障回路的正常工作不受影响
控制输出:
报警控制输出:1组常开无源触点,容量:AC250V 3A或DC30V 3A
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 显示屏检查
③ 音响器件检查
自检耗时 ≤60s
事件记录:
① 记录内容:记录类型、发生时间、探测器编号、区域、故障描述,可存储记录不少于2万条
② 记录查询:根据记录的日期、类型等条件查询
操作分级:
① 日常值班级:实时状态监视、事件记录查询
② 监控操作级:实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检
③ 系统管理级:实时状态监视、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检测、操作员添加与删除
① 工作场所:消防控制室内、有人值班的变配电所(配电室)、有人值班的房间内墙壁上
② 工作环境温度:0℃~40℃
③ 工作环境相对湿度:5%~95%RH
1.监控报警功能:
监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息,报警时发出声光报警信号,同时设备上红色“报警”指示灯亮,显示屏指示报警部位及报警类型,记录报警时间,声光报警一直保持,直至按显示屏“复位”按钮远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用显示屏“消声”按钮手动消除。
2.故障报警功能
通讯故障报警:当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障时,监控画面中相应的探测器显示故障提示,同时设备上的黄色“故障”指示灯亮,并发出故障报警声音。
电源故障报警:当主电源或备用电源发生故障时,监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息,可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
3.自检功能
4.报警记录存储查询功能
当发生漏电、超温报警或通讯、电源故障时,将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中,当报警解除、排除故障时,同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
5.电源功能
当主电源发生停电、欠压等故障时,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,自动切回到主电源,切换过程中保证监控设备连续平稳运行。
6.对探测器控制功能
通过监控软件操作,可对连接到本设备的所有探测器进行远程复位控制。
7.权限控制功能
为确保监控系统的安全运行,监控设备软件操作权限分为三级,不同级别的操作员具有不同的操作权限。