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电气火灾监控系统在亚运会开闭幕式的应用

2013-10-23 11:11:42 来源：安科瑞王海芹

王海芹
安科瑞电气股份有限公司嘉定 201801

1、概述
    近年来，随着经济不断发展，户外大型活动的不断增多，户外舞台在实际生活中使用频率较高。现场规模大，人员集中，用电负荷大，配电线路多，功能复杂，加之现场照明灯具、音响设备较多，消防安全管理稍有疏忽就有可能发生火灾，造成大量人员伤亡。2010年广州第十六届亚运会将是一次规模空前的体育盛会，如何保障亚运会开闭幕式的安全成功举行及有效地防止电气火灾的发生，是一项非常艰巨的任务。

2、项目介绍
    广州亚运会开闭幕式在海心沙岛举，海心沙岛位于广州市珠江内江心沙洲，在珠江北主航道上。整个岛内的供电由现场发电以及广州市供电局供电两部分组成，整个配电设施全部位于舞台下方的地下空间，包括四个配电区域，分别是：（1#）综合变配电房、舞台（2#）综合变配电房、地下空间（3#）综合变配电房、舞台（4#）综合变配电房，每个配电房包括10KV高压配电柜、直流屏、0.4KV低压配电柜、发电机、变压器等。在亚运会开闭幕式当晚，所有涉及表演、喷泉、音响等重要回路全部由现场发电机供电，其余看台、照明等由广州市供电局供电。
　　作为洲际大赛的开闭幕式会场，其对供配电系统的稳定性，安全性要求极高。因此，在每个综合变配区域设置一个漏电火灾监控系统工作站，实现对本变配电房各运行设备的运行状态的检测、预警，故障分析、统计输出及被保护电气线路的报警、监视、控制及管理。在看台设备监控中心设一个中央控制室，系统服务器和主管理工作站设于该中央控制室，所有变配电房电力参数通过光纤传输至中央控制室。

3、电气火灾发生的原因分析
    从电气火灾统计资料看，近年来引发电气火灾的主要原因是漏电[1]、短路、过负荷、接触不良、静电、雷电、误操作及电气设备故障等。其中，漏电、短路、过负荷为主要原因。在各类电气火灾中，电线电缆故障占的比例较大。开幕式现场由于场地大，岛上环境潮湿、电线电缆敷设距离远，加之用电时间集中，用电量大，高热光源多，用电设备复杂，用电负荷不稳定等，很容易引发电气火灾。根据现场的用电特点，发生电气火灾的原因归纳起来主要有以下几个方面。
l 安装环境潮湿
    安装断路器的场所严重潮湿，断路器虽未合闸，但其上的刀开关因疏忽合上，则在断路器电源端的相间（如连接为裸铜排）因布满水汽，引起相间击穿而短路，配电箱被烧。
l 漏电
   因绝缘受损或线路对地电容大，相对产生泄漏电流。如泄漏电流达300mA（对额定电流为40A的线路，泄漏电流是100mA）,故障处的消耗功率约为20W，时间延续2h，将使绝缘进一步遭损，而造成相对地短路（若不使用剩余电流动作保护器RCD，而使用熔断器或小型断路器动作）。时间略长，引起火花放电，酿成火灾。
l 线路实际载流量超过设计载流量
        电线电缆可能超负荷运行。由于导线本身具有电阻，通过电流时就会发热，即通过的电流量越大，发热量就越大，如果电流通过导线产生的温度超过其允许*高温度值时，会导致加速绝缘层的老化，甚至熔化短路或燃烧，引发火灾事故。
l 中性线断裂引起电器设备烧毁
    因装设马虎、受风雨侵袭或某些机械原因使中性线中断；一些非线性负荷（如舞台调光用晶闸管、电子整流器等）的三次谐波很大，*大将超过30%额定电流，加上三相负载不平衡，N线的电流*大可达2倍多额定电流；N线的截面积设计为1/2甚至1/3相线截面积，使N线极烧断。中性线断裂后，如保护不当，则电气设备绝缘受损，引起单相设备烧坏，产生电气火灾。

4、 Acrel-6000电气火灾监控系统在亚运会开闭幕式的应用
　　结合开闭幕式举行场地海心沙岛的环境特点及现场要求，本项目选用Acrel-6000电气火灾监控系统，充分利用了现代电子技术、计算机技术、计算机网络技术、现场总线技术的*新发展技术，对整个岛内的供配电系统进行分散数据采集和集中监控管理，结合电气火灾监控系统平台，准确、全天候地联网监测线路中的漏电、电流、温度等变化，当线路中漏电、电流、温度发生异常达到预警值，可马上发出报警信号并准备报出故障点，电气*人员可及时排查电气火灾隐患，不让线路带故障及异常运行，可以有效的保护用电设备。

4.1系统拓展图

系统整体架构采用分层分布式结构，主要由监控设备、监控探测器等组成。系统主要实现功能：
u 实现对监控单元分合闸的监测，采用声光报警方式显示。
u 实时监控设备与探测器之间的连接线断路、短路及设备主电源欠压、过压的报警，发出与监控报警有明显区别的声光故障报警信号。
u 可实现自检功能，检测通信线路连接状态。
u 具备报警记录功能，可查看故障事件类型、发生时间以及故障描述。
u 具备高权限对低权限的添加与删除功能。

4.2软件设计参照的标准和依据
l GB14287-2005               《电气火灾监控系统》
l GB50045-95（2005版本）    《高层民用建筑设计防火规范》
l GB13955-2005               《剩余电流保护装置与运行》
l GB50016-2006               《建筑设计防火规范》
l GB25506-2010               《消防控制通用技术要求》
4.3设备参数列表

名称	型号、规格	单位		数量	备注
现场设备层
剩余电流式电气火灾监控探测器	ARCM100-Z	只		123	安科瑞
剩余电流互感器	AKH-0.66L100	只		123	安科瑞
站控管理层
工作站主机	IPC810B PIV3.0G/1G/160G+外设	台		6	研祥
显示器	19W"液晶显示器	台		6	三星
UPS电源	C1K/1KVA	台		6	SANTACK
打印机	HP 1007 A4幅面	台		6	惠普
系统软件	正版微软WINDOWS XP/SP3	套		6	微软
通讯机柜	K1200	套		6	本地采购
操作台	钢木结构含一椅	套		6	本地采购
火灾管理软件	系统组态软件Acrel-6000	套		6	安科瑞
火灾管理软件	数据存储软件Acrel-dbSQL	套		6	安科瑞
火灾管理软件	火灾管理软件Acrel-EnerSys	套		6	安科瑞
火灾管理软件	设备驱动软件Acrel-Driver	套		6	安科瑞
工作站主机	IPC810B PIV3.0G/1G/160G+外设	台		6	研祥
显示器	19W"液晶显示器	台		6	三星
网络通讯层
工业网络交换机	3C16470	台	1		3COM
工业串口服务器	NPORT5630-16 RS485接口×16	套	6		MOXA
工业开关电源	KDYA-DG75-24	套	12		华力
光电转换器	MIE-1105S	套	12		兆越

4.4仪表参数
4.4.1概述
ARCM剩余电流式电气火灾监控装置安装在0.4kV低压配电系统中，用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等有关电气火灾隐患产生的电气参数，当被保护线路中监控装置参数超过报警设定值时，能发生报警和控制信号，以便消除剩余电流引起的电气火灾隐患。产品采用RS485总线进行通讯，可以与其它监控报警器、监控单元或监控主机联合组成火灾监控系统，可根据用户需要选择集中总线型的信息管理模式或功能分区型的信息管理模式。
适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域，符合GB 14287.2-2005《电气火灾监控系统第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》及GB 13955-2005《剩余电流动作保护装置的安装和运行》的标准。

4.4.2适用环境
工作温度：-10℃~+55℃
储存温度：-20℃~+70℃
相对湿度：≤95%不结露
海拔高度：≤2500m
污染等级：Ⅲ级，安装类别：Ⅲ级

4.4.3ARCM100-Z监控仪表
4.4.3.1功能
● 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、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；
● 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。

4.4.3.2技术参数

辅助电源	电压	AC/DC 85～270V
	功耗	≤3W
额定剩余电流动作值		30mA～1000mA连续可调
动作延迟时间		100mS～60S连续可调
温度报警值		50℃～120℃
输入电压		额定值：AC 100V、400V
输入电流		额定值：AC 5A/1A
测量电网频率		45Hz～65Hz
测量精度		剩余电流测量精度为1级，温度为±1℃，其他均为0.5级
报警		声光报警和远程报警
开关量输入		3路AC220V有源接点输入
继电器输出		机械触点，触点容量AC 220V/3A,DC 30V/3A
电能		集电极开路的光耦脉冲，脉冲常数：10000imp/kWh，
通讯		RS485接口 MODBUS-RTU协议
显示		LCD

4.5系统运行界面

系统运行主界面[2]：包含“菜单栏”、“快速启动栏”、“运行监视界面”及“系统状态栏”四部分，可以分别通过点击系统主界面上方的菜单栏或快速启动栏内按钮进入各相关功能界面。

系统运行主界面

状态监测界面：直观的列出了所查询监测点配置的监控装置的内部设定参数、测量参数、状态参数，并可于该界面对监控装置进行远程解除报警或分合闸控制。

状态监测界面

用户登陆界面：输入正确的工号和口令后，系统状态栏会显示当前的登录用户。本软件针对的任意远控操作均需权限登录后方可操作，即防止无关人员误操作。

用户登陆界面

权限管理界面：该界面可添加新的“监控操作级”和“日常值班级”权限的新用户，也可删除这两个级别的现有用户，该管理功能只有“系统管理级”可进行操作。

权限管理界面

设备检测界面：该检测功能为“系统管理级”和“监控操作级”方可进行的操作功能，主要用于设备自检和对监控设备面板指示灯的手动检测。

设备检测界面

报警记录界面：用户于该界面内可查询任意时段内相应报警或动作类型下的记录，各级操作权限均可查看该界面的信息。

报警记录界面

5、总结
    第16届广州亚运会是为了促进亚洲国与国之间的联系，促进亚洲体育水平和亚洲的团结精神。开展亚运推动了我国经济的蓬勃发展，是对我国的经济实力、政治稳定、社会*、经营管理、民众素质、技术水平、环境卫生以及体育竞争力的一次综合检阅。
      电气火灾监控系统，把看不见摸不着的用电情况变成可视的数字化监控，准确探测电气线路的异常状态，通过处理将信息提供给维护人员，从而把电气火灾消灭在萌芽状态，为有效的保护用电设备、节约电能、预防电气火灾提供了全面的解决方案，有效的促进了广州亚运会的成功举办。

【参考文献】
［1］浅析电气火灾发生的原因与对策. 李志学
［2］上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01

作者简介：
王海芹，女，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为电气火灾监控，Email: acrelwhq@163.com  手机：18221933589

   《电气火灾监控系统设计与应用图集》（图集号：ACR12CDX401）由安科瑞电气股份有限公司及山东省建筑电气技术情报网主编，本图集结合安科瑞Acrel-6000电气火灾监控系统产品的特点，依据电气设计规范，满足建筑物电气防火和早期报警的要求，达到遏制电气火灾的目的。图集适用于新建、扩建和改建的民用建筑及一般工业建筑物中，电压等级在220V/380V供配电系统的电气火灾监控系统设计与应用，并包括系统设备的选择与安装，有特殊要求的建筑物需结合工程的实际情况选用。凡需要图集的请提供贵单位名称、部门、地址、邮编、联系人、联系电话、邮箱等信息，传真021-69158302 、邮件acrelwhq@163.com或QQ2880157862 至安科瑞王海芹工程师收，安科瑞电气免费赠送

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