電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理在機(jī)場(chǎng)變電站中的應(yīng)用

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摘要：電氣火災(zāi)一般是指由于電氣線路、用電設(shè)備及供配電設(shè)備出現(xiàn)故障性釋放的熱能，如高溫、電弧、電火花以及非故障性釋放的能量；如電熱器具的熾熱表面，在具備燃燒條件下引燃本體或其它可燃物而造成的火災(zāi)，也包括由雷電和靜電引起的火災(zāi)。

　　1 電氣火災(zāi)的成因及現(xiàn)狀

　　電氣火災(zāi)一般是指由于電氣線路、用電設(shè)備及供配電設(shè)備出現(xiàn)故障性釋放的熱能，如高溫、電弧、電火花以及非故障性釋放的能量;如電熱器具的熾熱表面，在具備燃燒條件下引燃本體或其它可燃物而造成的火災(zāi)，也包括由雷電和靜電引起的火災(zāi)。電氣火災(zāi)主要包括以下四個(gè)方面：漏電火災(zāi)，短路火災(zāi)，過負(fù)荷火災(zāi)，接觸電阻過大火災(zāi)。

　　公安部消防局《中國火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示：2010年火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)居首位，且所占比例呈上升趨勢(shì)，造成的損失十分慘重。事實(shí)上，電氣火災(zāi)已成為消防安全的主要致災(zāi)因素，不僅次數(shù)多、損失大，而且多年來一直居高不下。

　　二十世紀(jì)八十年代末，一些發(fā)達(dá)國家開始強(qiáng)制安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，起到了立竿見影的效果，其電氣火災(zāi)占總火災(zāi)的比例由原來的30%下降到了2%.由此可見，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

　　2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

　　近年來，國家為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，相繼制訂或修改了一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強(qiáng)對(duì)電氣火災(zāi)的預(yù)防。主要有：

　　GB14287.1-2005：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備

　　GB14287.2-2005：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

　　GB14287.3-2005：測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

　　GB50016-2006：建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范

　　GB50116-2008：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

　　GB16838-2005：消防電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)方法及嚴(yán)酷等級(jí)

　　GB50054-2011：低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范

　　3 電氣火災(zāi)系統(tǒng)構(gòu)成

　　根據(jù)國標(biāo)GB 14287—2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》的要求，電氣火災(zāi)系統(tǒng)由三部分組成。

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備：能接收來自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)，指示報(bào)警部位，記錄并保存報(bào)警信息的裝置。

　　剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器：探測(cè)被保護(hù)線路中的剩余電流值，數(shù)值越限后可發(fā)出聲光報(bào)警信息。

　　測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器：探測(cè)被保護(hù)線路中的溫度值，數(shù)值越限后可發(fā)出聲光報(bào)警信息。

　　4 電氣火災(zāi)系統(tǒng)特點(diǎn)和工作原理

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)在于剩余電流電監(jiān)控方面屬于先期預(yù)報(bào)警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)早期報(bào)警是為了避免損失，而傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是為了減少損失。所以，這就是說為什么不管是新建或是改建工程項(xiàng)目，尤其是已經(jīng)安裝了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的單位，仍需要安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)量剩余電流和溫度兩個(gè)物理量。

　　剩余電流測(cè)量是根據(jù)基爾霍夫電流定律：在同一時(shí)刻，電路中流入和流出一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例(如圖1所示)，將A/B/C/N同時(shí)穿過剩余電流互感器，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生漏電時(shí)，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時(shí)，剩余電流互感器感應(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)某相對(duì)大地發(fā)生漏電，此時(shí)流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號(hào)通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災(zāi)探測(cè)器，經(jīng)運(yùn)算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)過一系列算法后，對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并上送至后臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

　　溫度測(cè)量采用溫度傳感器，一般采用Pt100傳感器進(jìn)行測(cè)量。該種類型的溫度傳感器測(cè)溫穩(wěn)定、量程范圍大，適合在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化，將該電阻信號(hào)傳輸?shù)诫姎饣馂?zāi)探測(cè)器，經(jīng)過一系列信號(hào)轉(zhuǎn)化和運(yùn)算后，將最終結(jié)果同溫度報(bào)警定值進(jìn)行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并上送至后臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D見圖2。

　　5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和方法

　　5.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)剩余電流和溫度兩類對(duì)象，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的基本要點(diǎn)

　　(1)關(guān)于剩余電流

　　由于剩余電流監(jiān)測(cè)的原理采用了基爾霍夫電流定律，所以，對(duì)所應(yīng)用的低壓配電系統(tǒng)形式有一定要求。目前，可以應(yīng)用剩余電流互感器的低壓配電系統(tǒng)有：TT系統(tǒng)，IT系統(tǒng)，TN-S系統(tǒng)，不能使用在TN-C系統(tǒng)中。對(duì)將要設(shè)計(jì)安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶，不管是新工程或舊工程改造項(xiàng)目，首先要調(diào)查核實(shí)該用戶低壓配電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地形式是什么，否則，設(shè)計(jì)安裝剩余電流互感器的點(diǎn)位進(jìn)行檢測(cè)是根本無法施行的(如圖3所示)。

　　關(guān)于AC220V單相供電系統(tǒng)，剩余電流互感器只要套住L/N兩根電源線即可，但要求中性線N此后不容許再接地。對(duì)于AC380V三相供電系統(tǒng)，由于有三相三線制、三相四線制、三相五線制等使用狀況，則根據(jù)具體情況將剩余電流互感器同時(shí)套住A/B/C三相電源線，或同時(shí)套住A/B/C/N線。同理，要求中性線N此后不許再接地，保護(hù)線PE不得穿過互感器。

　　在系統(tǒng)接地的形式為TN-C型時(shí)工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)，必須將其改造為TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系統(tǒng)后，才可以安裝剩余電流檢測(cè)裝置。

　　(2)關(guān)于溫度

　　溫度測(cè)量與系統(tǒng)接地的形式無關(guān)，主要考慮包括線纜在內(nèi)的低壓配電裝置中關(guān)鍵部位的溫度，一般在二級(jí)保護(hù)的線路中應(yīng)用。溫度探頭Pt100可采用接觸式布置法，當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象為絕緣體時(shí)，宜將探測(cè)器的溫度傳感器直接設(shè)置在被探測(cè)對(duì)象的表面。當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象為配電柜內(nèi)部溫度變化時(shí)，可采用非接觸式布置，靠近發(fā)熱部件。