电气火灾监控在建筑防火中的应用分析

 
摘要：随着经济社会的进步发展，为实现更多地建筑功能，满足不同的使用需要，建筑电气设计与安装呈现复杂化趋势，与此同时，做好建筑电气防火工作也被愈发重视。在建筑电气防火工作当中，建立建设完善的火灾监控系统是十分具有必要性的有效措施，通过火灾监控能够有效提升建筑电气防火的效率，降低建筑电气火灾事故的影响。本文主要分析讨论火灾监控在建筑电气防火中的应用的相关问题，希望对提高火灾监控在建筑电气防火中的应用水平有所帮助。
关键词：火灾监控；建筑电气；防火；电气火灾监控系统；剩余电流传感器；火灾预警
 
0 引言
    电气火灾在各类发生的建筑灾害中占比，主要是由于电气使用不当，线路短路故障引起，由电气火灾造成的财产损失及人员伤亡严重，影响恶劣。针对于此，为兼顾建筑功能使用的多样性需求与建筑电气防火工作需要，进行火灾监控系统建设十分必要。
1 建筑电气火灾监控工作原理
    现阶段，建筑电气火灾监控设备的工艺成熟度较高，产品的质量相对稳定，这在一定程度上提高了电气火灾监控设备与不同建筑类型的适用性与匹配度，特别是在经济社会进步发展的当下，城市化进程加速的过程中，建筑电气火灾监控的使用被愈发重视，不仅仅是为确保建筑使用的，避免火灾带来的财产损失与人员伤亡，也是从构建和谐社会角度出发而进行的考量。建筑电气火灾监控属于预报警系统的主要功能包括实时监控、区域监控、网络监控、预报警等，不同功能共同作用意在避免电气火灾的发生，从而避免火灾发生造成的重大损失及人员伤亡。
    在具体应用当中，一套完善的建筑电气防火火灾监控系统应由监控设备、剩余电流互感器与温度传感器三部分组成，只有这三部分共同作用才能实现建筑电气火灾监控的良好运转。在具体工作时，剩余电流互感器与温度传感器会对建筑电气设备电流、温度等异常状态进行信息的捕捉，异常信息的采集主要是基于电磁感应、温度效应等原理，也正是因为基于这些科学原理而进行工作，才使得建筑电气火灾监控系统的运行具有科学性与准确性。信息捕捉采集后，会经A/D转换、CPU等进行幅值分析并与报警值比较，超出报警值的信息会被传输至监控设备，再由监控设备进行是否能够发生火灾的识别判定，确认会发生火灾后启动警报，点亮指示灯并发出报警声，并将具体信息进行屏幕显示，以便于相关人员对故障预警位置进行先期处置。特别需要注意的一点是，当警报响起、指示灯亮起时，证明存在可能发生火灾的可能，而不是火灾已经发生，这就起到了预判风险，并给躲避防范化解风险预留了充足的时间，在这段时间内一方面要组织逃生疏散，另一方面要及时对火灾隐患进行排查，对存在的问题进行处理。
2 建筑电气火灾监控
    建筑电气防火火灾监控的是能够引发建筑火灾的各类故障原因，主要涉及电气线路、设备以及供配电设备等。具体来说，建筑电气防火火灾监控的包括漏电、短路、断路、超负荷、接触电阻过大五项内容，这五项内容都是在建筑电气设备配备安装及使用过程中易发生的故障问题。
具体分析如下：
2.1漏电
    漏电所造成的热作用与电火花是引发建筑电气火灾的重要原因，一般情况下带电导体绝缘破坏、电气工程安装不良、电气设备装备不良、电线腐蚀严重等都会造成漏电，漏电时所产生的电位导体间不正常电流是建筑电气防火火灾监控的。漏电现象的存在与发生危害巨大，不仅能够引发火灾，更为重要的是漏电本身具备危险性，会伤及人员，而且漏电的发生会导致建筑电气设备整体的瘫痪问题，使功能无法实现。
2.2短路
    短路时，建筑电气防火火灾监控系统能够捕捉到因电阻减小而突然的电流信息，因电流突然会使发热量超过线路工作的正常值，从而引发火花、电弧导致绝缘层燃烧，严重者会熔化金属引燃可燃物造成火灾。在建筑电气防火火灾监控当中，短路故障占到60的比例，这一比例相对较高，这一比例也在一定程度上证明了短路故障存在的普遍性，为此通过建筑电气防火火灾监控系统对短路故障的发生进行及时发现十分必要。
2.3断路
    导线在断开或脱落的过程中会产生火花，或造成回路发热，这些都是引发建筑电气火灾的原因。多数断路故障的发生，都伴有人为因素，为此对于断路故障，不仅仅是要通过建筑电气防火火灾监控系统进行故障的分析，更为重要的是对导致断路故障发生的原因进行排查，以确保断路故障不再发生，从而从根本上提高断路故障控制效率。
2.4超负荷
    导线在超负荷状态下会使绝缘层加速老化，从而在到达一定程度后引燃绝缘层，引燃导线会引燃附近可燃物造成火灾。为此，建筑电气在使用的过程中一定要按照规范，科学使用，避免出现超负荷运行的情况，超负荷不仅会造成设备故障，严重者会引发火灾。
2.5接触电阻过大
    接触电阻过大会使电气线路局部范围内产生大量热量，致使绝缘层燃烧，引燃可燃物，造成火灾。
3 电气火灾监控在建筑防火中的应用
3.1电气火灾监控在建筑防火中应用的作用
    电气火灾监控在建筑防火中应用的作用是对剩余电流进行监测，所谓剩余电流是包括故障接地、对地电容、谐波分量、对地泄露等为主的电器式线路绝缘损伤泄露电。当短路发生时，有效的保护措施是由保护电器切断电源，但是在未安装电气火灾监控时，故障电流值发生但达不到过电流保护装置时电源不会切断，由此就会因为金属性或者电弧性的短路故障引发火灾。而安装火灾监控后，剩余电流保护装置会在故障发生时就切断电源，从而起到预报警作用，避免发生建筑电气火灾。可以说，电气火灾监控在建筑防火中的应用，是基于更加先进与的理论基础，可以切实提高火灾监测的效率，并且能够有更加超期的火灾预判与隐患排查功能，这不仅是技术方面的进步，更是理念的进步。
3.2火灾监控在建筑电气防火中应用的注意事项
    火灾监控在建筑电气防火中的应用主要涉及三个方面，一是监控配电柜安装，二是监控设备安装，三是监控安装布线，具体在每一项应用当中都有需要注意的部分，分析如下：
3.2.1电气火灾监控配电柜安装
    作为电气火灾监控设备的主要安装位置，配电柜本身空间有限，为此在选择探测器、互感器等火灾监控设备及安装时要合理安排空间的使用，对配电柜面板进行合理布局，必要时需要先进性预装模拟，确定好位置及布局后在进行正式安装。
    在进行配电柜柜内安装时，要注意不能对探测器的报、声音等进行遮蔽阻挡，如果探测器采用嵌入式的安装方法，则要在坚持操作适用原则的基础上进行安装。现阶段，多采用预留孔的工艺方式将探测器与互感器同时固定在配电柜内，保持配电柜内部结构完整的情况下兼顾美观与方便，使得二者在操作的过程中互不干扰，能够保证正常运行。
3.2.2电气火灾监控设备安装
    为保证探测器工作的持续性与稳定化，应将探测器电源由进线端取出。另外要保证零线与相线的取样来源一致，比如零线取自剩余电流互感器上游位置，那么相线也应该由剩余电流互感器上游位置取出。在配电柜布局因空间影响受限时，探测器工作电源和取样可以来自于剩余电流互感器下游，并将剩余电流互感器安排在断路器的进线端位置，具体情况要具体分析，以选择为合理的安装方式。探测器的数量确定，应根据建筑电气的分级保护设计分布情况而定，针对于、二级和末级配电设备的位置情况，进行探测器的分配，探测器的分配要注意保持合理密度及覆盖性，避免出现不必要布置的情况，造成成本的增加与资源的浪费，甚至是功能发挥方面的互相干扰。在电源的选择上，主机电源以控制消防供电为主，其他探测器以现场供电为主。火灾监控的报警信号应设置在指挥内，而电源的接入位置应设置在断路器上端。
3.2.3电气火灾监控安装布线
    电气火灾监控在建筑电气防火中应用时，对于设备安装布线的要求较高，合理的进行安装布线能够有效提升电气火灾监控设备布局的合理性，提高使用效率。通常情况下，对于新建建筑可将探测器安装于专设配电柜当中，安装时要尽量远离导电母线，确保剩余电流互感器牢固套靠在电源母线之上，采用导线屏蔽的方式进行探测器与互感器之间的连线。在进行火灾监控安装布线时，要特别注意对零线和保护地线进行区分，剩余电流保护和报警装置线路的安装中相线与零线穿过剩余电流互感器时要保持同时同向，保护地线不必穿过。穿过剩余电流互感器的下游线路要保持独立状态，不能出现与上游线路的共零状态，更不能与电器相连，避免出现零线和保护地线重复接地，只有这样才能避免出现故障问题，影响到正常功能的发挥。对于通讯线规格的控制要严格，主要使用截面大于1.5mm2的双绞线，这也是现阶段市场内主流的通讯线规格，在质量标准、规范等方面相对过硬。另外，如果通讯线应用的场所存在强干扰，则应该使用具有屏蔽功能的双绞线，并将双绞线屏蔽层良好接地。
4 安科瑞电气火灾监控云系统架构和硬件选型
    安科瑞电气推出的电气火灾监控云系统采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器和电气火灾探测器、故障电弧探测器和电气防火限流式保护器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流、剩余电流、故障电弧等）进行不间断的数据与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给学校管理人员，指导学校实现时间的排查和治理，达到潜在电气火灾隐患，实现“防患于未然”的目的。
    用户可以利用PC、手机、平板电脑等多种终端实现对平台的访问，查询包括系统信息、实时数据、报记录等在内的各种信息，使用方便。利用该系统为用户提供的低成本服务，能有提升企业的消防管理和电气设备水平，防范重大恶性火灾财产损失、尤其是重大恶性人员伤亡责任事故的发生。
本系统的整体结构如图所示：

 
4.1硬件配置：
平台服务器：建议按照我方提供配置标准购买，或者客户自己租用阿里云资源。
推荐硬件配置：（如申请阿里云可忽略）

 
现场硬件配置
方案一：100A以下回路，开口式互感器

方案二：100A以下回路，普通互感器，会增加施工量

方案三：100A以下回路，普通电流互感器，探测器和无线模块分开，可适用多回路

配置针对1个回路，剩余电流互感器根据现场回路电流大小选择。
4.2运行条件
1）浏览器运行设备：
台以上版本）。
2）浏览器端运行环境：
Windows系统下使用谷歌、火狐、360（速模式）等浏览器访问。
4.3主要技术指标 
数据上传频率：2分钟
通信方式：RS485、2G/3G/4G
并发访问量：>=10000
历史数据存储：>=3年
 
5 结束语
    现阶段，随着建筑电气功能的不断丰富，对于相应的做好防护工作的要求大幅度提升。建筑电气防火是建筑防护工作的重要组成部分，这是由于建筑电气火灾高危害性决定的。通过将火灾监控在建筑电气防火中进行应用，能够有效构筑起以预警机制为核心的建筑电气防火体系，从而避免传统火灾自动报警系统的弊端，进一步提升建筑电气使用的系数。
 
 
参考文献：
[1]黄云祥.电气火灾监控在建筑防火中的应用分析[J].
[2]伦春庭.试论火灾监控在建筑电气防火中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(6):758.
[3]朱何永,徐伟军.刍议火灾监控在建筑电气防火中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(20):1470.
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版U]
作者简介：
   王蒙蒙，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为电气火灾的现状问题和防控对策。