基于电气火灾监控系统和消防数据管理云平台的火灾防范措施浅析

2020-12-23田智嘉张曦李猛

今日消防 2020年11期

田智嘉张曦李猛

摘要：电气设备及电气线路引发的电气火灾比例呈增长的趋势，电气火灾监控系统是电气系统早起预警、早期防范火灾故障隐患的有效手段。针对不同的建筑电气性质和类别，设置不同的电气火灾监控系统是电气火灾防范的重点。

关键词：电气火灾监控;剩余电流探测器;测温式探测器;电弧故障探测器;大数据

1 引言

随着现代建筑规划的复杂化、综合化程度的提高，建筑电气的应用负荷、线路敷设也越来越复杂，越来越难于管理。据统计分析，电气火灾事故的起火原因中，由于电气线路故障引起的火灾事故达到51.35%，用电电器不良引起的火灾事故达到15.32%，电气设备和用电设备故障引起的火灾事故分别达到12.84%和10.81%，照明电器故障引起的火灾事故达到8.56%。

2 电气火灾原因分析

从统计数据显而易见，电气火灾的预警防范主要应从电气线路和电气设备两方面做好防火措施。

2.1电气线路引发火灾原因分析

电气线路引发的电气火灾除了由于外部火源或火种直接引燃，主要是由于电气线路自身运行过程中出现短路、过载或接地故障，产生电弧、间隙式电火花或电缆过热等现象，从而引发电气火灾。诸如，电线电本身产品质量较差，达不到其标称的额定荷载量，长期使用过程中电气线路线缆老化，电气负荷增大，导致线缆连接处等薄弱部位过热，长期积累造成突发性的电火花产生，从而引发火灾。亦或，电气线路接触电阻过大以及漏电流超标、线路故障处发生间隙化电弧，从而产生火灾。可见，电气火灾的发生主要是由量的累积到瞬间质的转变，日常过程中对电气线路运行状态的监测十分重要。

2.2用电设备引发火灾原因分析

用电设备故障也是引起电气火灾的重要因素。用电设备主要为两大设备：一是照明类设备，二是动力类设备。照明类电器应用过程中往往都伴有大量的高温和热辐射，安装和使用不当是引起火灾事故的主要原因之一。此外，由于照明电器本身质量原因导致的温升异常，产生异常电弧也是引起电气火灾的一个重要原因。动力类设备主要是指具有转化、传导和调整功能的设备，如电动机、变压器或发电机等设备。动力类设备在使用过程中，常常因为工作状态异常导致铁芯、绕组等部件发热，而其保护装置又未能可靠保护作用从而引发电气火灾。动力类设备引发火灾故障的原因主要有以下几个方面：①过载②缺相运行③接触不良④绝缘损坏⑤接地不良⑥机械摩擦。

3 电气火灾监控系统设置方法

由于电气火灾的防范措施不是某一个具体部位的预防，而是从线路线缆到用电设备终端的系统化防范，是从电源侧到用电设备终端的系统化防范，是从电源侧到用电负荷侧的分级化防范，是从线路线缆温度剩余电流到用电负荷电弧监测功能化防范。电气火灾监控系统由电气火灾监控设备和各类型电气火灾监控探测器组成，主要是通过线路剩余电流式电气火灾探测器、测温式电气火灾探测器及故障电弧探测器等监控设备，对被保护对象的阈值状态进行实时监测。当被保护电气线路或用电负荷侧的阈值参数超过报警设定值时，电气火灾监控系统能发出监控报警声、光信号，显示报警值和报警部位。电气火灾监控系统组成如图1所示。

就整个低压配电系统而言，电气火灾监控的防范及保护方式应是分级保护预警。从电源出线端到线网末端，按照线路和负载的重要性、负载的性质和预防对象的不同要求，实行分级设置的电气火灾监控系统更能发挥优势。电气火灾监控分级预警系统图如图2所示。

电气火灾监控系统的设置要求及管理便捷化的延伸也是电气防火措施中的重要内容。一级监测阈值的设定，在一级母线保护系统中应考虑到被监测线路和设备三相负荷分配不能完全平衡可能存在正常的泄漏电流值。由于一级母线端属于接近变压器接地端，泄漏电流值应按确定。

Id┄┄┄┄┄ 监测范围内配电系统单项最大自然泄漏值;

KC┄┄┄┄┄ 剩余电流经济可靠系数，KC=0.4;

Ier┄┄┄┄┄ 剩余电流额定报警值。

按三相不平衡下限85%和上限115%，负荷功率为100kVA～2000kVA时在一级母线、二级主干线、三级末端的允许正常电流泄漏值分别为以下数值。

根据上述公式，在一级母線剩余电流额定报警值应按照60mA、300mA、500mA、1000mA设定。

二级主干线监测阈值的设定。由于负荷故障和负荷不均均分配剩余电流值>300mA值，接触电阻变大会引起电气火灾。

三级末端负荷的监测阈值的设定，按照动作特性是保护电流动作时间的关系。一般选定为30mA·S，其报警阈值30mA÷0.4=99mA，故此三级末端值应≥100mA。在三级末端负荷要对电弧阈值进行设定。在1s内探测器检测到14个以上半周期的故障电弧波形时，其2s内持续检测到28个以上半周期故障电弧时，需应在15s内发出报警信号。

电气火灾监控系统中温度额定报警阀值得设定为65℃、85℃、105℃。线路线缆在工作时都会发热，温度过高会导致铜、铜镀银、铝这些导电材料的物理、化学性能变化，力学性能和电气性能的下降，如果长期超过阈值就会引起火灾。

电缆的长期工作允许温度及温升关系如下：橡皮绝缘电线明敷的载流量A =65℃、橡皮绝缘电线穿钢管敷设的载流量A =65℃、聚氯乙烯绝缘电线明敷的载流量

A =65℃、塑料绝缘软线明敷的载流量A =85℃、耐热矿物聚氯乙烯铜芯电线的载流量A =105℃，故此电气火灾监控系统中温度额定报警阀值得设定为65℃、85℃、105℃。

电流的热效应引起的火灾：接触电阻过大导致电流的热效应，焦耳楞次定律电流通过电阻产生的热量与电流的平方，与电阻和通电时间成正比。如2.5mm2的铜铝导线在交接情况下，通过铝导线额定电流时其接头温度可达65℃，通过2倍额定电流时接头温度可达307℃，通过3倍额定电流时接头温度可达749℃。在接触电阻过大的情况下，长期通电破坏绝缘引起燃烧。

以上基础的数据的探测通过协议的方式达成软件数据化的管理，即能达到电气火灾真正的预警管控，那么电气安全云控管理系统，必须是在标准化应用的基础上充分结合消防行业、电力行业、和安全监察管理特性，采用B/S多层技术架构将会造成信息孤岛的用电设备状态、配电线路状态、配电开关元件状态、完全整合在一个平台上，才能够实现平台对所有跨建筑跨行业跨区域数据信息之间的共享和关联，并和手机、语音设备、移动手持终端等硬件设备与系统进行实时交互，才能够从根本上帮助用电主体单位全面通过技防落实安全生产责任，才能够真正实现用电安全大数据管理，大数据分析，大数据排查隐患的功能，解决实际工作中人力不足、专业化不够的现实状况。

4基于电气火灾监控系统实施大数据火灾防范所应具备的云平台系统

消防数据管理云平台是针对所有各类型建筑量身定制真正意义上的配电侧安全用电管理平台，是要结合建筑应用消防设施和配电设施后总结的成功管控经验，及数据支撑条件下形成的用电专业化管理软件，适用客户涵盖了所有区域建筑的380V以下配电设施的全方位监控和隐患防范。

消防数据管理云平台基于大数据融合后的云计算，只要有互联网的地方就可通过浏览器登陆使用，平台应具备的最大特点是“高度整合、全面关联”，平台横向整合不同建筑性质的用电状态的实时监测和縱向整合三级配电系统不同级别的用电监测。

消防数据管理云平台是一个精准服务安全用电的平台，有别于泛而不精的交叉性平台系统，平台真正通过电气监测，电气预警检查，电气远程控制方法来评价各类建筑用电的安全性评估和有效解决安全生产中用电安全问题。

消防数据管理云平台的优势在于平台包含单元的兼容性和可扩展性，可以根据建筑的用电性质和规模，选择性的监控用电设备的电压、电流、温度、绝缘、漏电、电弧等技术参数。在使用平台过程中，随时可根据用电需求的变化和增加的各类探测器，在原有平台功能的基础上扩展相应的数据采集功能，并不需要频繁更换平台设置，真正做到系统”分则独秀，合则完美”。

平台具有垂直权限管理，可以根据客户规模和监管模式选择用电设施的管控权限，故障报警推送按照安全事故管理处置法则管理，即维护基层工作人员的积极性，又体现事故应急状态下的快速响应，彻底消除信息孤岛和安全用电管理死角。

5 结语

综上所述，基于电气火灾监控系统的火灾防范是建立在大数据融合基础上的新型模式，要根据分级预警模式设定相对应的火灾温度预警阈值、剩余电流预警阈值和电弧周期阈值，形成能够预防电气火灾发生的立体监测网络。

参考文献：

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[3] 公安部沈阳消防研究所.GB 14287.3-2014电气火灾监控系统第3部分：测温式电气火灾监控探测器[S].北京：中国标准出版社，2015.

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