论石化行业电气安全检测与实现

张士全 徐海艳

（安科瑞电气股份有限公司，上海 201801）

不完全统计全国在册的石油化工企业已有数万家，国家经济的发展、人民生活质量的提升以及国家建设的进步都离不开石化行业所做的贡献。然而就其本身而言也存在着众多的安全隐患，石化行业生产工艺复杂，其挖掘、加工、处理及运储过程中不可避免的会存在火灾危险物质，而其工艺设备及生产管线也会因静电而产生火花，容易引发爆炸的空气混合物以及危险物质遇到高温、静电火花，都有可能引发火灾及爆炸事故。基于以上环境条件，石化行业属于易引发电气火灾的环境，在电气安全方面相较于其他行业有着更高的要求。

对于特殊供电要求的负荷的诠释为：正常工作电源因故障自行中断或者被人为的切断时，为保证企业的安全可靠运行而停产，以防现场引发电气爆炸或火灾进一步蔓延，人员中毒及人员的伤亡等事故，防止事故扩大，为抢救及撤离人员，而必须保证正常供电的负荷。石化企业特殊供电的负荷为：通信系统、现场火灾报警设备、必要的事故照明、消防系统中的用电负荷。

我司就化工企业电气防火技术措施提出两方面解决方案：①设置电气火灾监控系统；②加强对消防电源负荷的监控。

1 设置电气火灾监控系统

Acrel-6000电气火灾监控系统是我司自主研发，符合国家标准（《电气火灾监控系统 第1部分：电气火灾监控设备》）的产品，其主要组成部分是ARCM电气火灾监控探测器、间隔层、计算机监控系统3个部分。系统主要作用是实时探测被保护线路中剩余电流、温度等易引发火灾的危险参数的变化情况，当保护线路中的被探测参数超过预设报警值时，系统能发出报警信号、控制信号并指示线路报警部位，使管理者有效的控制引发电气火灾的因素。

1.1 系统结构

系统整体架构采用分层分布式结构，主要由站控管理层、间隔层和现场设备层组成，如图1所示。

图1

ARCM100-Z监控探测器如图2所示。

ARCM系列监控探测器可测量三相电流、电压、功率、功率因数；计量四象限电能、基波电能、视在电能；单回路剩余电流的测量和温度的监测；具有多路继电器输出，支持消防联动的功能，采用RS485通信接口。适用于0.4kV电压等级TN-C-S、TN-S及局部TT系统。

图2

1.2 系统功能

Acrel-6000监控系统主要有以下六个功能：监控报警、故障报警、控制输出、自检、报警记录及操作分级。上位机软件Acrel-6000电气火灾系统主要有以下功能特点：友好的人机界面，可实时和定时采集现场设备的剩余电流数据和温度，并有报警提示声光报警等功能。可根据实际需要对报警温度值、漏电流值进行设置，报警故障解除时，可远方进行复位。统可对报警事件、日期、报警值、越线值进行记录，并生成报表并可打印。系统提供了多级管理权措施，对不同级别的用户赋以不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。

1）现场数据采集和报警

现场 ARCM 系列监控探测器将现场采集的实时数据通过监控系统上传到如图3所示的系统界面。当探测器监测到对应回路的剩余电流值大于预设报警值，界面中的对应报警单元状态颜色发生变化，有助于提醒现场人员对报警信息进行处理判断。系统界面如图3所示。

图3

2）故障显示

动态模拟主接线图显示各回路的漏电状态及分合状态。现场或控制室实现声光报警，界面自动跳出漏电报警的提示信息窗口，指示漏电报警的具体位置或回路。系统界面如图4所示。

图4

3）故障及报警记录

监控软件自动生成事件记录（包含时间、地址、报警类型等）存储于监控主机的硬盘中，方便运行人员查询。

2 加强对消防电源负荷监控

消防安全很大程度取决于消防设备的好坏，二消防设备是否正常工作又取决于供电设备的供电电源的工作状态，若没有可靠的消防设备电源，关键时刻，消防设备形同虚设，因此确保消防设备的正常工作，能在火灾情况下为人员疏散和营救起到积极作用。

AFPM 系列消防设备电源监控系统依据国家标准《消防设备电源监控系统》，消防设备电源监控系统监控主机安装在消防控制室，能够对消防设备的电源进行实时的监控，通过检测消防设备电源的电压、电流、开关状态等有关设备电源信息，从而判断电源设备是否有断路、短路、过电压、欠电压、缺相、错相以及过流（过载）等故障信息并报警、记录的监控系统。此系统具有可靠性、实时性、数字化、智能化、网络化和连续监控的特性。实时反映出被监控设备电源的状况，并集中显示。石化企业内的消防用电设备包括：消防水泵、应急照明灯和疏散指示灯、火灾报警系统及联动控制系统、消防用电动阀等消防设备。系统界面如图5所示。

图5

系统由AFPM100监控探测器、中继器、AFPM系列电源监控模块和传输线缆组成。

监控主机采用集中式、模块化设计，配接监控模块，对所监测的消防设备电源的运行信息、故障信息、位置信息等参数进行跟踪采集、存储、分析，方便用户进行管理和监控；通过人机交互界面，将消防设备电源的数据汇总显示，具有管理、查看、报警、打印等多项功能。网络最大通信距离一般不超过500m。

2.1 AFPM100监控探测器

采用 24h工作制，Modbus-RTU通信协议，RS485半双工总线方式，传输距离1km（可通过中继器延长通信传输距离）。并且为增强电源可靠性，在主电源（AC220V 50Hz（允许85%~110%范围内变化））低电压或停电时，增设备用电源可维持监控设备工作时间≥8h。探测器可同时为连接的模块（电压/电流信号传感器）提供 DC24V电源。探测器外观如图6所示。?

图6

其特点如下：

* 监控容量：≤128点

* 显示方式：320×240点阵液晶

* 输入输出模块：内置远程I/O模块

* 声光报警模块：内置喇叭，蜂鸣器，LED指示灯

2.2 电源监控模块

监控模块用于在现场对各种消防设备的电源及设备运行状态实时监测并进行信息采集，具有过压、欠压、过流（仅限具有电流检测产品）、缺相（三相模块）、错相（三相模块）报警，并具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数，根据报警记录可以分析现场情况，为消除故障提供依据；通过RS485接口，标准Modbus协议可以与各种标准系统相连，具有集成度高、网络化、智能化程度高、动作特性合理等优点。实际应用中可根据现场实际应用需求选择功能不同的监控模块。模块外观如图7所示。

监控模块分为三大类。

AFPM1表示单相电源监控模块，可监测电源的交/直流电压、电流。

AFPM3表示三相电源监控模块，用于监测电源的交/直流电压、电流。

图7

AFPM5为开入开出监控模块，可监测开关状态，并可以连接报警控制回路。

模块采用标准模块化设计，导轨安装，方便现场使用。采用高性能单片机嵌入数据采集和通信程序，实现可靠的数据采集和传输。在各区域根据消防设备的性质和用途设置传感监控模块，负责监视相应区域消防设备的电源信息。监控模块之间采用RS485专用通信网络连接。

2.3 中继器

中继器适用于监控主机和现场监控模块距离较远的系统，当传输距离超过500m时，采用中继器扩展，每个中继器可管理32个监控模块。中继器不但可以增加系统的通信距离，而且可以为连接的现场监控模块供电，解决由于距离远而产生的通信信号和电源输出的衰减。中继器通过通信总线将连接的现场监控模块及中继器的电源信息传送到监控主机。

本文针对石油化工行业电气安全的特殊需求，介绍了安科瑞电气股份有限公司凭借其雄厚的研发实力、优质的售前售后服务为石化企业提供配电系统的消防设备电源监控、电气火灾监控产品和解决方案，以满足建筑物电气防火和早期报警的要求，达到遏制电气火灾的目的，为石化企业的电气安全保驾护航。

[1]HG/T20664-1999《化工企业供电设计技术规定》.

[2]安科瑞电气股份有限公司系统解决方案.2013.1.