EF-ACS电气火灾监控
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电气火灾监控系统/漏电火灾报警系统体系结构及可靠性分析

发表时间:2014-02-08

一、电气火灾逐年攀升,特别是重特大火灾中,电气火灾上升迅猛 

随着经济的快速发展和生活水平的大幅度提高,用电设备不断增多以及用电负荷的不断加大,随之因电气原因导致的火灾事故也在逐年攀升。据公安部消防局《中国火灾统计年鉴》数据统计,自1993—2002年共发生电气火灾203780起,占整个火灾比例25%。2005年1—9月统计数字,重特大火灾中因电气造成的火灾占总数的近30%。2007年因电气原因引起的火灾最多,共45703起,是1993—2002十年间平均数量的2倍多,平均每天127起,占火灾总数的28.8%左右,尤其是在重特大火灾中,电气火灾的比例高达50%左右。

如此高的电气火灾比例,安装火雷达电气火灾监控系统刻不容缓。

电气火灾监控系统是指当被保护线路中的被探测参数超过报警预设值时,能发出报警信号、控制信号,并能指示报警部位的系统。与传统的火灾自动报警系统不同,电气火灾监控系统属于先期预警系统。前者的应用目的是为了减少火灾带来的损失,而后者(电气火灾监控系统)的设计目的是为了避免火灾的发生。目前,国家已经出台了一系列标准规范电气火灾监控系统的设计及应用,如:《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045— 94(2005版))、《电气火灾监控系统》(GB14287—2005)等。

二、电气火灾监控系统的分类

根据监控探测器的结构形式,我国电气火灾监控系统可以分为3种类型,即:多功能漏电开关型、分离配置整合型、分离配置型。

1、多功能漏电开关型在多功能漏电开关型电气火灾监控系统中,监控探测器除了自身应有的剩余电流探测(或温度探测)、报警功能外,又扩展多项功能,如:过电流、过电压、延时送电、防雷、欠压、组网实现远程集中监控等功能。

 2、分离配置整合型分离配置整合型电气火灾监控系统是电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器(包括终端探测头)分离配置型的一种特殊类型。它的总线直接使用普通火灾报警系统的二总线,省去集中控制器和上位机,由火灾报警控制器整合电气火灾监控探测器(包括终端探测头)探测报警功能后一并控制。

3、分离配置型在分离配置型电气火灾监控系统中,电气火灾监控设备与电气火灾监控探测器(包括终端探测头剩余电流互感器、温度传感器)分离配置。即:通过监控探测器(终端探测头)采样配电柜(箱)内导电母线中的电流和漏电流信号,经内置单片机系统分析处理后,应用二总线通信约定,上传消防控制室或值班室里的电气火灾监控设备,且进一步分析处理后,进行所需要联动控制,从而完成该系统应有的功能。比较上述3种类型的电气火灾监控系统,分离配置型电气火灾监控系统无论在新工程还是在改造工程上的使用都比较方便。

因此,这种与低压配电系统相对独立的产品结构形式将是今后电气火灾监控系统产品的主要发展方向。火雷达电气火灾监控系统就是采用这种结构。

三、基于两总线结构的电气火灾监控系统

1、基于两总线结构的电气火灾监控系统结构框图根据GB 14287-2005《电气火灾监控系统》的定义以及工程实践经验,一个完整的电气火灾监控系统一般由电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾探测器、剩余电流互感器以及电气火灾计算机监控系统等产品构成。

2、电气火灾监控设备电气火灾监控设备设于监控中心,通过通讯线路与电气火灾监控探测器相连,具有监控报警显示、参数设置、历史记录、屏蔽、打印、主备电切换等功能,满足GB 14287. 1-2005 《电气火灾监控设备》的要求。当发生电气火灾事故时,值班人员能及时处理,通知电工或专业技术人员排除隐患。

3、剩余电流式电气火灾监控探测器剩余电流式电气火灾监控探测器一般装于总电源及各主要支路的输出口,通过剩余电流互感器检测电气线路的剩余电流,具有剩余电流监测、报警显示、脱扣控制、自检、通讯等功能,满足GB 14287. 2-2005《剩余电流式电气火灾监控探测器》的要求。在重点保护范围内,一般每个配电箱安装1只或多只电气火灾监控探测器,可装于配电箱的侧面或附近,也可直接安装在配电箱内。探测器报警值应考虑被监控线路固有的剩余电流,报警设定值不宜小于被保护电气线路和设备正常运行时的泄漏电流最大值的2倍,但不应大于1000mA。剩余电流互感器与剩余电流式电气火灾监控探测器配套使用,使用时可将被监测线路(单相或3相)从互感器穿过,互感器可根据回路额定电流和线径配套选用。

4、电气火灾计算机图形监控系统电气火灾计算机图形监控系统是电气火灾控制系统的信息管理中心,通过RS-232接口与电气火灾监控设备相连,接收并显示报警、脱扣、屏蔽、故障等报警和状态信息;可显示报警区域图、总平面图和剩余电流检测曲线,具有信息显示、值班管理、编程、查询、打印等功能。

四、电气火灾监控系统的可靠性分析

1、串联系统和并联系统的可靠性理论在串联系统中,任一单元的失效(或故障)均可导致系统的失效(或故障),因此串联系统无故障工作概率的变化与系统中的组件数有关。随着组件数目的增加,系统的可靠度降低。系统的可靠性小于其中任何组件的可靠性,系统故障的概率高于任何组件故障的概率。假设Ri (i=1,2,……,n)表示单元i的可靠性,即单元无故障工作的概率,那么整个串联系统的可靠性Rs可以表示为:

在并联系统中,只有当所有单元都发生故障时,系统才发生故障。假设Ri(i=1,2,……,n)表示单元i的可靠性,即单元无故障工作的概率,那么整个并联系统的可靠性Rp可以表示为:

2、电气火灾监控系统可靠性分析模型本文采用串联系统和并联系统的可靠性模型对基于两总线结构的电气火灾监控系统进行抽象。首先,定义电气火灾监控系统可靠性分析模型的符号表示,R1表示电气火灾计算机图形监控系统的可靠性;R2表示电气火灾监控设备的可靠性;R3表示两总线的可靠性;R4表示隔离器的可靠性;R5表示电气火灾监控探测器的可靠性;R6表示互感器的可靠性;R7表示通信线路的可靠性,则电气火灾监控系统的可靠性R总可以通过以下的公式计算:

假设电气火灾监控系统中所有单元的可靠性都是0.9,那么系统的可靠性R总=0.628。因此,在电气火灾监控系统的实际应用过程中,除了需要提高每个单元的可靠性,还必须重视单元的连接方式以及单元间通信线路的可靠性。

五、总结

电气火灾监控系统能通过对电气线路漏电(剩余电流)的监测,准确监控电气线路的故障和异常状态,从而有效地预防常见的因漏电导致的建筑物火灾事故,对保护人民生命和财产安全具有极其重要的意义。介绍了基于两总线结构的电气火灾监控系统,这种类型的电气火灾监控系统具有分工明确、结构简单、成本少、故障率偏低等优点。同时,采用串联系统和并联系统的可靠性理论对基于两总线结构的电气火灾监控系统进行了可靠性分析。分析结果表示:在电气火灾监控系统的实际应用过程中,除了需要提高每个单元的可靠性,还必须重视单元的连接方式以及单元间通信线路的可靠性,这样才能从根本上提高系统的可靠性。

为了从根本上提供火雷达电气火灾监控系统的可靠性,我们引入了在汽车上极为通用的CAN总线技术,极大的提供了单元间的通信线路的可靠性。