浅谈智能电气火灾监控在建筑防火中的应用及产品选型

浅谈智能电气火灾监控在建筑防火中的应用及产品选型

张颖姣

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801

摘要：在开展建筑防火工作时，为充分发挥电气火灾监控系统的运行优势与作用，应灵活运用相关探测器技术，如剩余电流式、测温式、故障电弧等。为实现电气火灾监控系统运行的预期目标，在系统设计时，可突出以下设计要点，如组成方式设计、探测器位置设计、主机位置设计、报警阈值设计、监控系统的运行等。

关键词：电气火灾监控系统；实际应用；关键技术；系统设计

0 引言

为筑牢建筑工程运行安全基石，有效规避电气火灾事故，要高度重视建筑防火工作。在开展建筑消防预警工作时，应当积极推动电气火灾监控系统建构，契合建筑防火工作要求，选择相适宜的探测器技术，打造安全可靠的建筑电气火灾监控预警系统，对电气火灾险情与隐患进行主动识别，及时发出相关预警，*一时间对其进行有效处置。

1 电气火灾监控系统中的关键技术

1.1 剩余电流式探测器技术

剩余电流主要是指低压配电线路中电流的矢量和不为零的电流。在电气设备出现了电气事故的瞬间，电流将从带电体或人体传导至大地，此时配电线路进出电流会出现差值，而瞬间电流的矢量和，即漏电电流。一般情况下，建筑电气系统中出现剩余电流，主要有以下几种原因：建筑工程电气施工作业时，主体预埋电管没有对内壁毛刺进行有效清除，从而导致管内穿线刮伤了线缆外皮，增加了漏电风险；管线使用时间太久，在管线老化后，出现漏电情况；用户随意增加负荷，从而导致线缆长期负荷过热，加速了线缆老化，在线缆失效后出现漏电情况。

电气火灾监控系统运行时，可基于剩余电流互感器，对配电线路中的剩余电流进行监测，从而判断配电设备的电气事故。图1为剩余电流式探测器的技术运行原理。

在电气系统配电回路主开关闭合时，配电回路中的A、B、C三相线路中对应的Ia、Ｉb、Ｉc电流以及中性N的In电流，将穿过剩余电流互感器的铁芯线圈。当电气线路处于正常运行状态时，Ia、Ｉb、Ｉc矢量和为0，此时毫安电流表无法检测出电流Ｉd。

图1 剩余电流式探测器的监测原理

若配电回路中出现电气故障，出现了漏电情况，此时交流毫安表检测出的电流矢量和将不再是0，而剩余电流互感器也会感应到相应的漏电电流。通过对检测值与标准值进行比较，工作人员可以判读出电气设备的运行情况。若两者出现一定偏差，剩余电流式探测器会发出相应的预警信号，并快速切断故障线路，避免对电气设备造成更为严重的影响，等待检修人员排除电气设备的运行安全隐患。

为充分发挥剩余电流式探测器技术的应用优势，技术人员在设计探测器的布点与安装方案时，应当基于《剩余电流动作保护装置安装和运行》中的相关规定，以保证施工设计方案的严谨性与可行性。为保证剩余电流保护装置能够发挥出*大应用优势与作用，设计人员要须预先设定保护动作值、响应时间、作用区域等，从而有效控制停电影响范围，避免影响到更多用户的正常用电。为保证探测器布点的科学性与合理性，要深入了解建筑工程系统图、平面图、电气分布情况、配电箱与配电柜的排布情况，从而对设计方案进行合理优化和完善。

1.2 测温式探测器技术

电气设备过热是电气火灾事故发生的一大原因。为此，在建筑防火时，应当合理运用测温式探测器技术，对电气设备过热故障进行主动预防。通过对常用测温式探测器技术应用进行分析可知，主要有点式测温、线式测温、面式测温等。

在实际应用测温式探测器时，*点要对以下相关电气设备，如配电柜、配电箱、配电线路等开展过热监测。一旦相关电气设备的温度超出设定阈值，系统则会发出预警，从而实现对电气火灾事故的有效防范。鉴于该技术应用的特殊性，探测器运行时，只能针对特定区域电气设备进行监测。

工作人员在应用点式测温探测器技术时，为充分发挥该技术的应用优势，可在*级或二级配电柜、配电箱内部的配电设备处进行安装，从而对相关电气设备运行情况进行监测。部分设计人员将其设置于配电箱或配电柜的顶端，对整体的温度变化进行监测；若部分电气线路容易出现过热故障，可针对电气线路配置探测器，以保证温度式探测器监测工作开展的有效性。

在应用线式测温探测器时，鉴于该类探测器运行的特性，工作人员应主要将其设置在地下电缆、竖井、桥架等位置，从而实现对敷设线缆的运行温度进行监测，及时发现线缆过热故障，并采取有效的解决措施。

工作人员若选择面式温度探测器，则主要是基于红外测温技术支持，从而了解目标物体对外产生的辐射红外能量，*准可靠测定物体温度。红外热像仪实际运行时，其主要是由多个红外探测传感器组成，该类探测器的性能相对较高，但成本也比较高。在建筑防火安全等级较高场所，可运用该种温度探测器技术。

1.3 故障电弧式探测器技术

图2为故障电弧式探测器。在建筑电气设备运行过程中，设备的接触不良、短路等问题会诱发电气火灾事故。多数短路故障可借助配电系统的继电保护系统进行解决，但部分短路故障会产生故障电弧，从而增加电气火灾发生率。

图2 故障电弧探测器

在实际安装建筑电气设备时，由于出现短路故障电弧的线路阻抗，对短路电流产生一定限制，使断路器不能达到预定的动作条件，影响继电保护系统的正常运行。通过对该种故障进行分析可知，其故障危害性相对较大，因为在故障电弧的影响下，可能使配电线路的绝缘物质发生碳化、起火情况，并在局部快速燃烧，引发严重的电气火灾事故。

通过科学合理配置故障电弧探测器，可以对短路故障电弧进行有效监测预警。工作人员可将故障电弧探测器接入电气火灾监控系统，从而对电压、电流、故障电弧等相关数据进行汇总分析，一旦监测值超出设定阈值，会发出预警信息，由专业工作人员排除隐患，保证电气设备线路运行的安全性与可靠性。由此可见，在监控建筑电气火灾时，灵活运用故障电弧探测器技术，可弥补监控系统的运行不足，提升电气火灾预警工作的整体效能 。

2 建筑电气火灾监控系统的设计方案

2.1 组成方式设计

（1）可根据不同项目的负荷特点，对多种电气火灾探测器进行组合。当照明负荷系统运行时，为完成相应的电气火灾监控，可以采取测温式探测器与故障探测器相结合的方式，而当动力负荷系统运行时，则可以采取测温式探测器与剩余电流探测器进行结合的方式。

（2）若电气火灾监控点数不超过八个小时，可不用设计相应的主机。技术人员可采取独立式监控器，将其接入到监控系统，从而完成对目标电气设备的监控。

（3）在对回路中的温度与故障电弧进行监测时，可将故障电弧探测器、测温式探测器、监控器、系统主机进行有机结合。

（4）在对建筑电气系统回路中的剩余电流与温度开展监测时，可将测温式探测器、剩余电流式探测器、监控器、 系统主机等进行集成。

2.2 探测器位置设计

为使相关探测器发挥出一定的应用优势与价值，应对探测器的位置进行合理控制。在设计探测器位置时，应当进行综合考虑，以保证火灾监控系统可发挥出应有的作用。如将探测器安装在配电室的低压柜出线相关位置，确保成本*低。但是该种监控方式只能对漏电故障

进行监测，并无法预测出高温故障，不能实现对电气火灾隐患的*面监控。

若将相关探测器安装在楼层的配电箱位置，可以*准定位出具体楼层的漏洞故障与高温隐患，但该种技术方案无法检测出具体支路故障，不能明确配电室到竖井间哪个区域出现了漏电故障。

若将探测器安装在配电箱，能够*准诊断出回路中的漏电故障，并对高温隐患进行预警，但是该种方式仍旧无法判断出配电室到竖井间哪个区域出现了漏电故障。

若在末端配电箱、配电室低压柜出线、楼层配电箱等不同位置均安装探测器，则可以形成分级保护效果，但是电气火灾监控系统的整体建设运行成本相对较高。为兼顾可靠性与经济性，在实际设计建筑电气火灾监控系统的探测器位置时，设计人员可根据建筑电气设备运行实际情况，对不同的安装方案进行组合，从而达到预期的火灾监控效果。

2.3 主机位置设计

建筑电气火灾监控系统属于火警系统的重要组成部分之一。为此，在设计监控系统主机位置时，可以将其安装在消防控制室内。因为消防控制室二十四小时有人值班，可*一时间发现报警信息，并采取对应解决措施，避免出现严重的电气火灾事故。与此同时，技术人员在设计主机位置时，应当选择合适的合作厂家，采购配套的电气监控系统组成设备，如传感器、探测器等，保证相关设备按照相同的技术规程运行，为后续电气火灾监控系统运行提供有力支持。

2.4 报警阈值设计

为使建筑电气火灾监控系统发挥出一定的运行成效，要科学合理设计系统报警阈值。一般情况下，在设计系统回路中的剩余电流动作报警阈值时，可设置为300毫安，而设计温度报警阈值时，可根据电缆的*高耐温性能，设定为*高温度的70％—80％之间。

2.5 监控系统运行

建筑电气火灾监控系统实际运行时，可完成可视化监控管理与集中管理。通过对建筑物内部的监控器、探测器数据进行采集分析，从而实现遥控、遥测操作，保证电气设备运行的安全性与可靠性。一旦建筑物现场配电线路的相关指标达到预警阈值，系统则会发出相关预警信号，并在主机报警界面显示出具体的报警位置，便于工作人员采取有效的解决措施，排除电气火灾隐患，提升建筑物运行的整体安全系数。

3 安科瑞电气火灾监控系统

3.1 概述

Acre1-6000电气火灾监控系统，是根据国家现行规范标准由安科瑞电气股份有限公司研发的全数字化独立运行的系统，已通过国家消防电子产品质量监督检验中心的消防电子产品试验认证，并且均通过严格的EMC电磁兼容试验，保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行，现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视，实现对电气火灾的早期预防和报警，当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求，还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。

3.2 应用场合

适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家*点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。

3.3 系统结构

3.4 系统功能

监控设备能接收多台探测器的剩余电流、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，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。

当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。

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或探测器本身发生故障时，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。

当发生剩余电流、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。

3.5 配置方案

应用 场合	型号	产品照片	功能
消防控制室	Acrel-6000/B		适用于1~4条通信总线多可连接256个探测器，可适用于壁挂安装的场所。
Acrel-6000/Q		适用于大型组网，壁挂式监控主机数量较多且需集中查看的场所，主要监测壁挂主机信息。
一、二级 低压配电	ARCM200L-Z2		三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvar h、Hz、cos中)，视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，2路独立RS 485/Modbus通讯
ARCM200L-J8	8路剩余电流监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，1路RS 485/Modbus通讯
ARCM 300-J1		1路剩余电流监测，4路温度监测，1路继电器输出，事件记录，LCD显示，1路RS 485/Modbus通讯
AAFD-□		检测末端线路的故障电弧，485通讯，导轨式安装。
ASCP200-□		短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS 485通讯，1路GPRS或NB无线通讯，额定电流为0-40A可设。
	短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯，额定电流为0-63A可设。
配套 附件	AKH-0.66		测量型互感器，采集交流电流信号
AKH-0.66/L		剩余电流互感器，采集剩余电流信号
ARCM-NTC		温度传感器，采集线缆或配电箱体温度

4 结束语

综上所述，以建筑防火工作为例，*点阐述了建筑电气火灾监控系统包含的核心技术以及系统设计的主要步骤，旨在说明建筑电气火灾监控系统建构的迫切性与必要性。在现代建筑物运行过程中，由于电气设备纷繁复杂、种类多样，使电气火灾隐患增加。为保证建筑物的整体安全，要充分发挥电气火灾监控系统的运行价值，实现科学预警，从而主动排除并解决电气设备运行的安全隐患。

参考文献

[1]王玉超 .电气火灾监控在建筑防火中的应用研究 .

[2]彭天海，陈羽，杨帆，等．高层建筑电气火灾监控终端信息模型［Ｊ］．

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[4]张应腾，常立强．减少剩余电流式电气火灾监控系统误报警研究［Ｊ］．

[5]费海新．电气火灾监控在建筑防火中的应用研究 ［Ｊ］．

[6]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版.

审核编辑 黄宇