電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在亞運(yùn)會開閉幕式的應(yīng)用

安科瑞電氣股份有限公司   嘉定   201801

1、 概述

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，戶外大型活動的不斷增多，戶外舞臺在實(shí)際生活中使用頻率較高。現(xiàn)場規(guī)模大，人員集中，用電負(fù)荷大，配電線路多，功能復(fù)雜，加之現(xiàn)場照明燈具、音響設(shè)備較多，消防安全管理稍有疏忽就有可能發(fā)生火災(zāi)，造成大量人員傷亡。2010年廣州第十六屆亞運(yùn)會將是一次規(guī)模空前的體育盛會，如何保障亞運(yùn)會開閉幕式的安全成功舉行及有效地防止電氣火災(zāi)的發(fā)生，是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。

2、 項(xiàng)目介紹

廣州亞運(yùn)會開閉幕式在海心沙島舉，海心沙島位于廣州市珠江內(nèi)江心沙洲，在珠江北主航道上。整個島內(nèi)的供電由現(xiàn)場發(fā)電以及廣州市供電局供電兩部分組成，整個配電設(shè)施全部位于舞臺下方的地下空間，包括四個配電區(qū)域，分別是：（1#）綜合變配電房、舞臺（2#）綜合變配電房、地下空間（3#）綜合變配電房、舞臺（4#）綜合變配電房，每個配電房包括10KV高壓配電柜、直流屏、0.4KV低壓配電柜、發(fā)電機(jī)、變壓器等。在亞運(yùn)會開閉幕式當(dāng)晚，所有涉及表演、噴泉、音響等重要回路全部由現(xiàn)場發(fā)電機(jī)供電，其余看臺、照明等由廣州市供電局供電。

　　作為洲際大賽的開閉幕式會場，其對供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安全性要求極高。因此，在每個綜合變配區(qū)域設(shè)置一個漏電火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)工作站，實(shí)現(xiàn)對本變配電房各運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的檢測、預(yù)警，故障分析、統(tǒng)計(jì)輸出及被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制及管理。在看臺設(shè)備監(jiān)控中心設(shè)一個中央控制室，系統(tǒng)服務(wù)器和主管理工作站設(shè)于該中央控制室，所有變配電房電力參數(shù)通過光纖傳輸至中央控制室。

3、 電氣火災(zāi)發(fā)生的原因分析

從電氣火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料看，近年來引發(fā)電氣火災(zāi)的主要原因是漏電[1]、短路、過負(fù)荷、接觸不良、靜電、雷電、誤操作及電氣設(shè)備故障等。其中，漏電、短路、過負(fù)荷為主要原因。在各類電氣火災(zāi)中，電線電纜故障占的比例較大。開幕式現(xiàn)場由于場地大，島上環(huán)境潮濕、電線電纜敷設(shè)距離遠(yuǎn)，加之用電時間集中，用電量大，高熱光源多，用電設(shè)備復(fù)雜，用電負(fù)荷不穩(wěn)定等，很容易引發(fā)電氣火災(zāi)。根據(jù)現(xiàn)場的用電特點(diǎn)，發(fā)生電氣火災(zāi)的原因歸納起來主要有以下幾個方面。

l 安裝環(huán)境潮濕

安裝斷路器的場所嚴(yán)重潮濕，斷路器雖未合閘，但其上的刀開關(guān)因疏忽合上，則在斷路器電源端的相間（如連接為裸銅排）因布滿水汽，引起相間擊穿而短路，配電箱被燒。

l 漏電

因絕緣受損或線路對地電容大，相對產(chǎn)生泄漏電流。如泄漏電流達(dá)300mA（對額定電流為40A的線路，泄漏電流是100mA）,故障處的消耗功率約為20W，時間延續(xù)2h，將使絕緣進(jìn)一步遭損，而造成相對地短路（若不使用剩余電流動作保護(hù)器RCD，而使用熔斷器或小型斷路器動作）。時間略長，引起火花放電，釀成火災(zāi)。

l 線路實(shí)際載流量超過設(shè)計(jì)載流量

  電線電纜可能超負(fù)荷運(yùn)行。由于導(dǎo)線本身具有電阻，通過電流時就會發(fā)熱，即通過的電流量越大，發(fā)熱量就越大，如果電流通過導(dǎo)線產(chǎn)生的溫度超過其允許最高溫度值時，會導(dǎo)致加速絕緣層的老化，甚至熔化短路或燃燒，引發(fā)火災(zāi)事故。

l 中性線斷裂引起電器設(shè)備燒毀

因裝設(shè)馬虎、受風(fēng)雨侵襲或某些機(jī)械原因使中性線中斷；一些非線性負(fù)荷（如舞臺調(diào)光用晶閘管、電子整流器等）的三次諧波很大，最大將超過30%額定電流，加上三相負(fù)載不平衡，N線的電流最大可達(dá)2倍多額定電流；N線的截面積設(shè)計(jì)為1/2甚至1/3相線截面積，使N線極燒斷。中性線斷裂后，如保護(hù)不當(dāng)，則電氣設(shè)備絕緣受損，引起單相設(shè)備燒壞，產(chǎn)生電氣火災(zāi)。

4、 Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在亞運(yùn)會開閉幕式的應(yīng)用
結(jié)合開閉幕式舉行場地海心沙島的環(huán)境特點(diǎn)及現(xiàn)場要求，本項(xiàng)目選用Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展技術(shù)，對整個島內(nèi)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理，結(jié)合電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)平臺，準(zhǔn)確、全天候地聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測線路中的漏電、電流、溫度等變化，當(dāng)線路中漏電、電流、溫度發(fā)生異常達(dá)到預(yù)警值，可馬上發(fā)出報(bào)警信號并準(zhǔn)備報(bào)出故障點(diǎn)，電氣專業(yè)人員可及時排查電氣火災(zāi)隱患，不讓線路帶故障及異常運(yùn)行，可以有效的保護(hù)用電設(shè)備。

4.1系統(tǒng)拓展圖

系統(tǒng)整體架構(gòu)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控探測器等組成。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能：

u 實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控單元分合閘的監(jiān)測，采用聲光報(bào)警方式顯示。

u 實(shí)時監(jiān)控設(shè)備與探測器之間的連接線斷路、短路及設(shè)備主電源欠壓、過壓的報(bào)警，發(fā)出與監(jiān)控報(bào)警有明顯區(qū)別的聲光故障報(bào)警信號。

u 可實(shí)現(xiàn)自檢功能，檢測通信線路連接狀態(tài)。

u 具備報(bào)警記錄功能，可查看故障事件類型、發(fā)生時間以及故障描述。

u 具備高權(quán)限對低權(quán)限的添加與刪除功能。

4.2軟件設(shè)計(jì)參照的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)

l GB14287-2005               《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》

l GB50045-95（2005版本）    《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

l GB13955-2005               《剩余電流保護(hù)裝置與運(yùn)行》

l GB50016-2006               《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

l GB25506-2010               《消防控制通用技術(shù)要求》

4.3設(shè)備參數(shù)列表

4.4儀表參數(shù)

4.4.1概述

ARCM剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置安裝在0.4kV低壓配電系統(tǒng)中，用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)中的剩余電流、溫度等有關(guān)電氣火災(zāi)隱患產(chǎn)生的電氣參數(shù)，當(dāng)被保護(hù)線路中監(jiān)控裝置參數(shù)超過報(bào)警設(shè)定值時，能發(fā)生報(bào)警和控制信號，以便消除剩余電流引起的電氣火災(zāi)隱患。產(chǎn)品采用RS485總線進(jìn)行通訊，可以與其它監(jiān)控報(bào)警器、監(jiān)控單元或監(jiān)控主機(jī)聯(lián)合組成火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，可根據(jù)用戶需要選擇集中總線型的信息管理模式或功能分區(qū)型的信息管理模式。

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域，符合GB 14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》及GB 13955-2005《剩余電流動作保護(hù)裝置的安裝和運(yùn)行》的標(biāo)準(zhǔn)。

4.4.2適用環(huán)境

工作溫度：-10℃~+55℃

儲存溫度：-20℃~+70℃

相對濕度：≤95%不結(jié)露

海拔高度：≤2500m

污染等級：Ⅲ級，安裝類別：Ⅲ級

4.4.3ARCM100-Z監(jiān)控儀表

4.4.3.1功能

● 具有剩余電流保護(hù)、溫度保護(hù)、過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過流保護(hù)等多種保護(hù)功能；

● 實(shí)時地對回路的三相電壓、三相電流、頻率、功率、四象限電能和基波、總諧波電能等電參量進(jìn)行測量；

● 提供三路開關(guān)量輸入功能，可連接消防聯(lián)動信號和煙霧報(bào)警信號，高可靠性地實(shí)現(xiàn)消防系統(tǒng)通過裝置遠(yuǎn)程控制，強(qiáng)制切斷故障點(diǎn)電源；

● 繼電器保護(hù)輸出：具有報(bào)警輸出和脫扣輸出的功能，同時可將開關(guān)狀態(tài)反饋到消防系統(tǒng)；

● 采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線通信技術(shù)，上位機(jī)管理軟件可以實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場的運(yùn)行狀況，及時發(fā)出報(bào)警信息；

● 具有事件存儲功能，報(bào)警器能夠記錄報(bào)警發(fā)生的時間、類型、參數(shù)和相序，根據(jù)報(bào)警記錄可以分析現(xiàn)場的用電情況，為消除故障提供依據(jù)；

● 實(shí)時溫度監(jiān)控功能，對傳感器進(jìn)行在線檢測，傳感器斷線、短接都會發(fā)出告警信號；

● 掉電保護(hù)功能，當(dāng)監(jiān)控裝置處于報(bào)警狀態(tài)時遇到斷電情況，下次上電時仍然會保持?jǐn)嚯娗暗膱?bào)警狀態(tài)，防止由于斷電、復(fù)位等原因?qū)е碌膱?bào)警無效的情況；

● 適用于0.4kV電壓等級TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)。

4.4.3.2技術(shù)參數(shù)

4.5系統(tǒng)運(yùn)行界面

系統(tǒng)運(yùn)行主界面[2]：包含“菜單欄”、“快速啟動欄”、“運(yùn)行監(jiān)視界面”及“系統(tǒng)狀態(tài)欄”四部分，可以分別通過點(diǎn)擊系統(tǒng)主界面上方的菜單欄或快速啟動欄內(nèi)按鈕進(jìn)入各相關(guān)功能界面。

系統(tǒng)運(yùn)行主界面

狀態(tài)監(jiān)測界面：直觀的列出了所查詢監(jiān)測點(diǎn)配置的監(jiān)控裝置的內(nèi)部設(shè)定參數(shù)、測量參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)，并可于該界面對監(jiān)控裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程解除報(bào)警或分合閘控制。

狀態(tài)監(jiān)測界面

用戶登陸界面：輸入正確的工號和口令后，系統(tǒng)狀態(tài)欄會顯示當(dāng)前的登錄用戶。本軟件針對的任意遠(yuǎn)控操作均需權(quán)限登錄后方可操作，即防止無關(guān)人員誤操作。

用戶登陸界面

權(quán)限管理界面：該界面可添加新的“監(jiān)控操作級”和“日常值班級”權(quán)限的新用戶，也可刪除這兩個級別的現(xiàn)有用戶，該管理功能只有“系統(tǒng)管理級”可進(jìn)行操作。

權(quán)限管理界面

設(shè)備檢測界面：該檢測功能為“系統(tǒng)管理級”和“監(jiān)控操作級”方可進(jìn)行的操作功能，主要用于設(shè)備自檢和對監(jiān)控設(shè)備面板指示燈的手動檢測。

設(shè)備檢測界面

報(bào)警記錄界面：用戶于該界面內(nèi)可查詢?nèi)我鈺r段內(nèi)相應(yīng)報(bào)警或動作類型下的記錄，各級操作權(quán)限均可查看該界面的信息。

報(bào)警記錄界面

5、 總結(jié)

第16屆廣州亞運(yùn)會是為了促進(jìn)亞洲國與國之間的聯(lián)系，促進(jìn)亞洲體育水平和亞洲的團(tuán)結(jié)精神。開展亞運(yùn)推動了我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，是對我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、政治穩(wěn)定、社會治安、經(jīng)營管理、民眾素質(zhì)、技術(shù)水平、環(huán)境衛(wèi)生以及體育競爭力的一次綜合檢閱。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，把看不見摸不著的用電情況變成可視的數(shù)字化監(jiān)控，準(zhǔn)確探測電氣線路的異常狀態(tài)，通過處理將信息提供給維護(hù)人員，從而把電氣火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，為有效的保護(hù)用電設(shè)備、節(jié)約電能、預(yù)防電氣火災(zāi)提供了全面的解決方案，有效的促進(jìn)了廣州亞運(yùn)會的成功舉辦。

【參考文獻(xiàn)】

［1］ 淺析電氣火災(zāi)發(fā)生的原因與對策. 李志學(xué)

［2］ 上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01<