戴金花
安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
1、 概述
近年來，隨著經濟不斷發展，戶外大型活動的不斷增多，戶外舞臺在實際生活中使用頻率較高。現場規模大，人員集中，用電負荷大，配電線路多，功能復雜，加之現場照明燈具、音響設備較多，消防安全管理稍有疏忽就有可能發生火災，造成大量人員傷亡。2010年廣州第十六屆亞運會將是一次規模空前的體育盛會，如何保障亞運會開閉幕式的安全成功舉行及有效地防止電氣火災的發生，是一項非常艱巨的任務。
2、 項目介紹
廣州亞運會開閉幕式在海心沙島舉，海心沙島位于廣州市珠江內江心沙洲，在珠江北主航道上。整個島內的供電由現場發電以及廣州市供電局供電兩部分組成，整個配電設施全部位于舞臺下方的地下空間，包括四個配電區域，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、發電機、變壓器等。在亞運會開閉幕式當晚，所有涉及表演、噴泉、音響等重要回路全部由現場發電機供電，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，其對供配電系統的穩定性，安全性要求極高。因此，在每個綜合變配區域設置一個漏電火災監控系統工作站，實現對本變配電房各運行設備的運行狀態的檢測、預警，故障分析、統計輸出及被保護電氣線路的報警、監視、控制及管理。在看臺設備監控中心設一個中央控制室，系統服務器和主管理工作站設于該中央控制室，所有變配電房電力參數通過光纖傳輸至中央控制室。
3、 電氣火災發生的原因分析
從電氣火災統計資料看，近年來引發電氣火災的主要原因是漏電[1]、短路、過負荷、接觸不良、靜電、雷電、誤操作及電氣設備故障等。其中，漏電、短路、過負荷為主要原因。在各類電氣火災中，電線電纜故障占的比例較大。開幕式現場由于場地大，島上環境潮濕、電線電纜敷設距離遠，加之用電時間集中，用電量大，高熱光源多，用電設備復雜，用電負荷不穩定等，很容易引發電氣火災。根據現場的用電特點，發生電氣火災的原因歸納起來主要有以下幾個方面。
l 安裝環境潮濕
安裝斷路器的場所嚴重潮濕，斷路器雖未合閘，但其上的刀開關因疏忽合上，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，相對產生泄漏電流。如泄漏電流達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2h，將使絕緣進一步遭損，而造成相對地短路（若不使用剩余電流動作保護器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。
l 線路實際載流量超過設計載流量
電線電纜可能超負荷運行。由于導線本身具有電阻，通過電流時就會發熱，即通過的電流量越大，發熱量就越大，如果電流通過導線產生的溫度超過其允許最高溫度值時，會導致加速絕緣層的老化，甚至熔化短路或燃燒，引發火災事故。
l 中性線斷裂引起電器設備燒毀
因裝設馬虎、受風雨侵襲或某些機械原因使中性線中斷；一些非線性負荷（如舞臺調光用晶閘管、電子整流器等）的三次諧波很大，最大將超過30%額定電流，加上三相負載不平衡，N線的電流最大可達2倍多額定電流；N線的截面積設計為1/2甚至1/3相線截面積，使N線極燒斷。中性線斷裂后，如保護不當，則電氣設備絕緣受損，引起單相設備燒壞，產生電氣火災。
4、 Acrel-6000電氣火災監控系統在亞運會開閉幕式的應用
結合開閉幕式舉行場地海心沙島的環境特點及現場要求，本項目選用Acrel-6000電氣火災監控系統，充分利用了現代電子技術、計算機技術、計算機網絡技術、現場總線技術的最新發展技術，對整個島內的供配電系統進行分散數據采集和集中監控管理，結合電氣火災監控系統平臺，準確、全天候地聯網監測線路中的漏電、電流、溫度等變化，當線路中漏電、電流、溫度發生異常達到預警值，可馬上發出報警信號并準備報出故障點，電氣專業人員可及時排查電氣火災隱患，不讓線路帶故障及異常運行，可以有效的保護用電設備。
4.1系統拓展圖
系統整體架構采用分層分布式結構，主要由監控設備、監控探測器等組成。系統主要實現功能：
u 實現對監控單元分合閘的監測，采用聲光報警方式顯示。
u 實時監控設備與探測器之間的連接線斷路、短路及設備主電源欠壓、過壓的報警，發出與監控報警有明顯區別的聲光故障報警信號。
u 可實現自檢功能，檢測通信線路連接狀態。
u 具備報警記錄功能，可查看故障事件類型、發生時間以及故障描述。
u 具備高權限對低權限的添加與刪除功能。
4.2軟件設計參照的標準和依據
l GB14287-2005 《電氣火災監控系統》
l GB50045-95（2005版本） 《高層民用建筑設計防火規范》
l GB13955-2005 《剩余電流保護裝置與運行》
l GB50016-2006 《建筑設計防火規范》
l GB25506-2010 《消防控制通用技術要求》
4.3設備參數列表
4.4儀表參數
4.4.1概述
ARCM剩余電流式電氣火災監控裝置安裝在0.4kV低壓配電系統中，用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等有關電氣火災隱患產生的電氣參數，當被保護線路中監控裝置參數超過報警設定值時，能發生報警和控制信號，以便消除剩余電流引起的電氣火災隱患。產品采用RS485總線進行通訊，可以與其它監控報警器、監控單元或監控主機聯合組成火災監控系統，可根據用戶需要選擇集中總線型的信息管理模式或功能分區型的信息管理模式。
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域，符合GB 14287.2-2005《電氣火災監控系統第2部分：剩余電流式電氣火災監控探測器》及GB 13955-2005《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》的標準。
4.4.2適用環境
工作溫度：-10℃~+55℃
儲存溫度：-20℃~+70℃
相對濕度：≤95%不結露
海拔高度：≤2500m
污染等級：Ⅲ級，安裝類別：Ⅲ級
4.4.3ARCM100-Z監控儀表
4.4.3.1功能
● 具有剩余電流保護、溫度保護、過壓保護、缺相保護、過流保護等多種保護功能；
● 實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行測量；
● 提供三路開關量輸入功能，可連接消防聯動信號和煙霧報警信號，高可靠性地實現消防系統通過裝置遠程控制，強制切斷故障點電源；
● 繼電器保護輸出：具有報警輸出和脫扣輸出的功能，同時可將開關狀態反饋到消防系統；
● 采用先進的現場總線通信技術，上位機管理軟件可以實時監控現場的運行狀況，及時發出報警信息；
● 具有事件存儲功能，報警器能夠記錄報警發生的時間、類型、參數和相序，根據報警記錄可以分析現場的用電情況，為消除故障提供依據；
● 實時溫度監控功能，對傳感器進行在線檢測，傳感器斷線、短接都會發出告警信號；
● 掉電保護功能，當監控裝置處于報警狀態時遇到斷電情況，下次上電時仍然會保持斷電前的報警狀態，防止由于斷電、復位等原因導致的報警無效的情況；
● 適用于0.4kV電壓等級TN-C-S、TN-S及局部TT系統。
4.4.3.2技術參數
4.5系統運行界面
系統運行主界面[2]：包含“菜單欄”、“快速啟動欄”、“運行監視界面”及“系統狀態欄”四部分，可以分別通過點擊系統主界面上方的菜單欄或快速啟動欄內按鈕進入各相關功能界面。
系統運行主界面
狀態監測界面：直觀的列出了所查詢監測點配置的監控裝置的內部設定參數、測量參數、狀態參數，并可于該界面對監控裝置進行遠程解除報警或分合閘控制。
狀態監測界面
用戶登陸界面：輸入正確的工號和口令后，系統狀態欄會顯示當前的登錄用戶。本軟件針對的任意遠控操作均需權限登錄后方可操作，即防止無關人員誤操作。
用戶登陸界面
權限管理界面：該界面可添加新的“監控操作級”和“日常值班級”權限的新用戶，也可刪除這兩個級別的現有用戶，該管理功能只有“系統管理級”可進行操作。
權限管理界面
設備檢測界面：該檢測功能為“系統管理級”和“監控操作級”方可進行的操作功能，主要用于設備自檢和對監控設備面板指示燈的手動檢測。
設備檢測界面
報警記錄界面：用戶于該界面內可查詢任意時段內相應報警或動作類型下的記錄，各級操作權限均可查看該界面的信息。
報警記錄界面
5、 總結
第16屆廣州亞運會是為了促進亞洲國與國之間的聯系，促進亞洲體育水平和亞洲的團結精神。開展亞運推動了我國經濟的蓬勃發展，是對我國的經濟實力、政治穩定、社會治安、經營管理、民眾素質、技術水平、環境衛生以及體育競爭力的一次綜合檢閱。
電氣火災監控系統，把看不見摸不著的用電情況變成可視的數字化監控，準確探測電氣線路的異常狀態，通過處理將信息提供給維護人員，從而把電氣火災消滅在萌芽狀態，為有效的保護用電設備、節約電能、預防電氣火災提供了全面的解決方案，有效的促進了廣州亞運會的成功舉辦。
【參考文獻】
［1］ 淺析電氣火災發生的原因與對策. 李志學
［2］ 上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01
《電氣火災監控系統設計與應用圖集》（圖集號：ACR12CDX401）由安科瑞電氣股份有限公司及山東省建筑電氣技術情報網主編，本圖集結合安科瑞Acrel-6000電氣火災監控系統產品的特點，依據電氣設計規范，滿足建筑物電氣防火和早期報警的要求，達到遏制電氣火災的目的。圖集適用于新建、擴建和改建的民用建筑及一般工業建筑物中，電壓等級在220V/380V供配電系統的電氣火災監控系統設計與應用，并包括系統設備的選擇與安裝，有特殊要求的建筑物需結合工程的實際情況選用。凡需要圖集的請提供貴單位名稱、部門、地址、郵編、聯系人、聯系電話、郵箱等信息，傳真0510-86179975、郵件2880157871@qq.com或QQ:2880157871至安科瑞 戴金花 工程師收，安科瑞電氣免費贈送。
