浅谈智能电气火灾监控系统的设计及应用
安科瑞 陈聪
摘要：致电气火灾的原因是多方面的，主要成因包括漏电、绝缘层老化、短路、电火花密集、接地发生故障、电气设备自然、接触不良和电流超负荷等。文章分析电气火灾的成因，并探索电气火灾监控系统的设计方案与注意事项。
关键词：电气火灾监控系统；设计方案；注意事项
0.引言
近年来，电气火灾事故屡见不鲜，导致发生火灾的原因有漏电、绝缘层老化、短路、电火花密集、接地发生故障、电气设备自燃、接触不良和电流超负荷等，这里将简单分析这些原因，从借助CAN总线完善电气火灾监控系统，致力于研发ARCM电气火灾监控系统等三个方面，论述电气火灾监控系统的设计方案，并探讨该系统的注意事项。
1.电气火灾的原因分析
1.1 漏电
漏电也叫跑电，很多电气设备在运行过程中都存在漏电问题，一般都是因为绝缘层失效电流就会逸出电线或者电器外面。如果逸出的电流过多就很容易诱发火灾。
1.2 绝缘层老化
绝缘层是一种能阻止或者延缓电流与电热通过的物质，可以隔开电路的不同带电部分，并把电流局限在其他导路里。随着时间的推移和电流通过量的增加，绝缘层会逐渐老化，当绝缘层出现破损，就会有电流外流，产生火花并引发火灾事故。
1.3 短路
电路中电位不同的两点直接连接或者被电阻很小的导线连接的状况称为短路。发生短路时，电流很大，有时还会喷溅出火花，不仅会造成电气设备损坏，而且很可能会诱发火灾，严重威胁公民的生命财产安全。
1.4 电火花密集
如果输电线路的两端会放出电能，必然会产生电火花，一般情况下，输电线路的两端放出的电能量很大，导致密集的电火花互相叠加，形成高温电弧，不仅会烧毁线路中的绝缘层，而且会诱发火灾和爆炸事故。
1.5 接地发生故障
接地发生故障又叫接地故障(faultearthing),是指导体和大地发生意外连接，主要有五种故障现象，*一种是单相接地故障(也叫一相接地故障),这种故障电流通过电弧或者供电组接地，故障相的电压异常降低，而非故障相的电压反而持续升高，一旦这两种电压超过相电压就容易诱发火灾；*二种是A相接地故障，此时，故障相的电压为0,而非故障相的电压等同于线电压；*三种故障是电压互感器的高压侧发生熔断件熔断或者一相断线；*四种故障是带有容性或者铁磁感性的元件因为感性参数不匹配而产生剧烈的铁磁谐振；*五种故障叫做空载母线虚假接地现象，此时的电流不能利用大地回路，很容易损坏电气设备，引发安全事故。
1.6 电气设备自燃
如果电气设备内部零件老化、通电时间过长、散热系统不流畅或者发生漏电以及周围有易燃物品等就会诱发电气设备自燃。
1.7 接触不良
接触不良主要是指线路接触不良，阻碍了电流的正常流通，一旦受阻的电流强度过大就会形成短路，诱发火灾。
1.8 电流超负荷
对于流通的电流量，电线都是有一定的承受能力的。如果实际通过的电流超出了电线所能承受的范围，就会造成超负荷的故障。如果流经的电流超出了电线的承受能力，过高的热量必然会烧毁线路中的绝缘层，引发火灾事故。
2.电气火灾监控系统的设计方案
2.1 借助CAN总线完善电气火灾监控系统
电气火灾监控系统具备监测功能、报警功能、控制功能和集中管理功能，CAN总线是ControllerAreaNetwork简称，属于国际现场总线和局域电网标准总线。电气火灾监控系统组合较为复杂，主要部件包括主机、监控探测器、传感器、互感器和自动报警器等。为了进一步完善电气火灾监控系统，应借助CAN总线原理，将监控探测器安装在总线上，注意保持主机和监控探测器的正常通讯，用监控探测器将电气运行状况的数据信息传送给主机，主要数据信息包括电气线路的三相电流、剩余电流、温度和电压等参数。一旦发现电气运行状况异常，传感器会立刻把异常参数信息经过互感器传输给主机和自动报警器，*后由自动报警器发出报警信号，自动打开报警指示灯。工作人员可以根据主机显示屏的信息寻找故障点，并做好预防电气火灾的准备。其次，要借助CAN总线的5C技术，即CONTROL(自动控制技术)、COMPUTER(计算机技术)、CHANGE(自动转换技术)、CRT(自动显示技术)、COMMU-NICATION(自动通信技术),这样可以推动电气火灾监控系统走向自动化、智能化和数字化。
2.2 致力于研发ARCM电气火灾监控系统
ARCM电气火灾监控系统*早是由上海安科瑞电气股份有限公司所研发的，该系统的主要组成部分包括ARCM系列电气火灾监控探测器和Acrel-6000电气火灾监控系统软件，可以用于民用建筑和办公建筑，是我国*早的智能化电气火灾监控系统。为了进一步提高电气火灾监控系统的技术质量，理应致力于研发ARCM电气火灾监控系统，优化系统结构，依据建筑物的具体规模和形状来设计大小规模不同的ARCM电气火灾监控系统，增加该系统的功能，例如线路保护功能、集中管理功能、数据分析功能和故障处理功能等，为ARCM电气火灾监控系统安装人工智能装备和光缆技术设备，这样有助于提高ARCM电气火灾监控系统的智能化与自动化技术含量。
3.注意事项
在安装电气火灾监控系统时，首先要注意配电系统的接地形式，其中的TN系统有一点接地，外露的电气装置可以连接导体，并通过保护线来连接该地点。TN-S系统的中性线(N线)和保护线(PE线)是分开的，TN-C系统与TN-C-S系统的中性线(N线)和保护线(PE线)是合一的。其次，要安装好剩余电流互感器，分清电网中的相线，不能将PE线穿过互感器，相线应该和N线一同穿过电流互感器。此外，要合理设置电气火灾监控探测器的参数，可以借助COMPUTER(计算机技术)来配置参数，将漏电的电流值控制在500mA以内。另一方面，要加强对电气火灾监控系统的维修，定期检验该系统是否存在故障，如果存在故障应立刻进行维修。
4.安科瑞电气火灾监控系统
4.1 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。
4.2 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。
4.3 系统结构
4．4系统功能
1）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。
2）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。
3）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。
4）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。
4．5 配置方案
5.结束语
综上所述，导致电气火灾的原因主要包括漏电、绝缘层老化、短路、电火花密集、接地发生故障、电气设备自燃、接触不良和电流超负荷等。为了避免电气设备起火，维护公民的生命财产安全，则需要设计电气火灾监控系统，可以借助CAN总线完善电气火灾监控系统，推动该系统走向自动化、智能化和数字化；致力于研发ARCM电气火灾监控系统，提高该系统的智能化与自动化技术含量。另一方面，要注意电气火灾监控系统的接地形式，安装好剩余电流互感器，合理设置电气火灾监控探测器的参数，并加强对电气火灾监控系统的维修。
【参考文献】
[1]孙士尉，张铁壁，谢国旗，等.基于CAN总线的高层建筑电气火灾监控系统[J].仪表技术与传感器，2011(05).
[2]刘明光.基于ZigBee无线技术的电气火灾监控系统应用设计[J].电力电子与电力传动，2010(03).
[3]罗学玲.电气火灾监控系统在轨道交通工程应用的分析[J].铁道标准设计，2012(03).
[4]吴潇俊，黄世泽，郭其一，等.基于可通信控制与保护开关的智能配电系设计[J].低压电器，2013(11).
[5]王文拓.电气火灾监控系统的设计及注意事项
[6]安科瑞消防应急照明和疏散指示系统/防火门监控系统/消防设备电源监控系统/电气火灾监控系统选型手册.2022.05版