王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司

0 引言

     根據(jù)中華人民共和國應(yīng)急管理部消防救援局發(fā)布的2020年全國火災(zāi)及消防救援接警與處警情況，全國共接報火災(zāi)警情25.2萬起，死亡1183人，受傷775人，直接財產(chǎn)損失達(dá)40.09億元人民幣。全年因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)共8.5萬起，占總數(shù)的33.6%；因電氣故障引發(fā)的較大火災(zāi)36起，占較大火災(zāi)總數(shù)的55.4%。統(tǒng)計顯示，因短路、過負(fù)荷、接觸不良等線路問題引發(fā)的火災(zāi)占電氣火災(zāi)總數(shù)的68.9%；因設(shè)備故障、使用不當(dāng)?shù)仍蛞l(fā)的火災(zāi)占電氣火災(zāi)總數(shù)的26.2%；其他原因引發(fā)的火災(zāi)占電氣火災(zāi)總數(shù)的4.9%。綜上可以看出，電氣設(shè)備及線路故障引發(fā)的火災(zāi)事故較多，且在總體火災(zāi)接處警情況中的占比較高，而短路、過負(fù)荷、接觸不良等線路故障更是造成電氣火災(zāi)的主要原因。

     石油化工企業(yè)內(nèi)電氣設(shè)備種類繁多，且長期處于不間斷運行中。除了如違反操作規(guī)定、安全管理意識薄弱等主觀因素外，還存在很多客觀因素，如隨著企業(yè)生產(chǎn)年限的增加電氣設(shè)備及線路絕緣逐步老化，用電設(shè)備使用壽命和季節(jié)性因素造成的漏電與短路隱患也在逐漸增加，這些漸變的電氣故障多發(fā)生在電氣設(shè)備及配電線路穿線管的內(nèi)部，在電氣故障導(dǎo)致起火的初期，這些隱蔽的部位不易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)火勢蔓延時，給撲救帶來了較大的困難。同時，由于石油化工行業(yè)的特殊性，火災(zāi)很可能會引發(fā)爆炸事故以及有毒、有害介質(zhì)的泄漏，進(jìn)而造成嚴(yán)重的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境破壞等難以挽回的影響。因此，石油化工企業(yè)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，具有特殊的重要性。

1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

      電氣專業(yè)涉及的火災(zāi)防范措施不是針對某個具體部位的預(yù)防，而是從線路、線纜到用電設(shè)備終端的系統(tǒng)化 防 范，是從電源側(cè)到用電設(shè)備終端的系統(tǒng)化防范，是從電源側(cè)到用電負(fù)荷側(cè)的分級化防范，是從線路、線纜溫度剩余電流到用電負(fù)荷電弧監(jiān)測功能化的防范。

（1）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

      電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)通常由電氣火災(zāi)監(jiān)控器和電氣火災(zāi)探測器組成，該系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖１所示。

      電氣火災(zāi)監(jiān)控器應(yīng)具有實時集中監(jiān)控、故障顯示及報警、故障及報警記錄等功能，并在消防控制室或有人值守的場所安  裝；若電氣火災(zāi)監(jiān)控器安裝在無人值守的變電所，則需將報警信號和故障信號上傳至對應(yīng)的消防控制室。工程實踐中，常用的電氣火災(zāi)探測器類型有剩余電流式和測溫式，但隨著電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的不斷發(fā)展，組合式電氣火災(zāi)探測器可以同時實現(xiàn)１kV及以下配電線路剩余電流和線路溫度的監(jiān)測。組合式電氣火災(zāi)探測器在簡化電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)硬件數(shù)量的同時，通過采集多種參數(shù)，從而預(yù)判線路短路、過載等不同原因造成的漸變類電氣故障，可提前將各種火災(zāi)隱患扼殺在初始階段。

圖１ 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意

（2）新建石油化工生產(chǎn)裝置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置

       電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置原則是以預(yù)防電氣設(shè)備及線路故障引發(fā)的火災(zāi)為主，為滿足石油化工生產(chǎn)裝置通常的連續(xù)生產(chǎn)要求，不應(yīng)輕易切斷用電負(fù)荷電源。因此大多數(shù)情況下，該系統(tǒng)僅動作于報警，而不動作于跳閘。該系統(tǒng)通過電氣火災(zāi)探測器監(jiān)測電氣線路的運行情況并采集相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)被監(jiān)測線路出現(xiàn)異常的漏電流、溫升時，電氣火災(zāi)監(jiān)控器上顯示故障線路的漏電電流、溫度、地址，并進(jìn)行聲、光報警，提醒運行維護(hù)人員及時排查事故。該系統(tǒng)作為全廠火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的一個獨立子系統(tǒng)，當(dāng)該系統(tǒng)報警的同時，也應(yīng)同時將報警信號送至火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。

       IEC60364442《低壓電氣裝置第4-42部分：安全防護(hù)熱效應(yīng)保護(hù)》中說明了配電線路中泄漏電流達(dá)到300mA就可能引起火災(zāi)，GB50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》建議剩余電流式電氣火災(zāi)探測器動作值為300~500mA，GB50054-2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：為減少電氣火災(zāi)危險而裝設(shè)的剩余電流檢測或保護(hù)設(shè)備其動作電流不應(yīng)大于300mA。基于上述規(guī)范中相關(guān)條款，工程實踐中通常將電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中剩余電流監(jiān)測的報警閾值設(shè)定為300mA。

      考慮到電壓等級1kV以下不同絕緣介質(zhì)、不同導(dǎo)體材料的電纜長期允許工作溫度不同，例如0.6/1kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜長期允許的工作溫度為90℃，而0.6/1kV銅芯聚氯乙烯絕緣電纜中導(dǎo)體長期允許的工作溫度為70℃，因此測溫式電氣火災(zāi)探測器的報警閾值宜根據(jù)線路電纜的型號、規(guī)格等參數(shù)確定。為預(yù)防電氣火災(zāi)發(fā)生和減少誤報警頻率，通常將電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中溫度監(jiān)測的報警閾值按電纜長期允許工作溫度的80%~90%設(shè)置。電壓等級1kV以上的供電線路，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，建議采用光纖測溫式電氣火災(zāi)探測器并直接設(shè)置在保護(hù)對象的表面。

（3）在役石油化工生產(chǎn)裝置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的思考

      GB50116-2013中9.1.1條規(guī)定：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可用于具有電氣火災(zāi)危險的場所；GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范（2018版）》中10.2.7條僅要求在有條件時設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。由于規(guī)范的解讀不同，使得部分石油化工生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計、建設(shè)的初期，未考慮電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置。隨著全社會對安全生產(chǎn)的重視，國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會于2017年4月26日印發(fā)了《關(guān)于開展電氣火災(zāi)綜合治理工作的通知》，并在全國范圍內(nèi)組織開展了為期3a的電氣火災(zāi)綜合整治工作，從一定程度上引起了石油化工生產(chǎn)企業(yè)對預(yù)防電氣火災(zāi)的重視。

      對于未設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的在役石油化工生產(chǎn)裝置，新增該系統(tǒng)存在一定的困難，例如抽屜式低壓開關(guān)柜內(nèi)可能缺少足夠空間用于安裝一體式或分體式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的剩余電流互感器。為解決該實際問題，筆者結(jié)合現(xiàn)有電氣專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行了拓展，希望有助于已建石油化工生產(chǎn)裝置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置。

      在石油化工生產(chǎn)企業(yè)中，通常采用微機(jī)綜合保護(hù)裝置實現(xiàn)饋線、電動機(jī)回路的綜合保護(hù)，而該裝置自帶零序互感器以實現(xiàn)漏電保護(hù)功能，這與電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中剩余電流式電氣火災(zāi)探測器的原理一致，再配置相應(yīng)的通信管理機(jī)進(jìn)行尋址、數(shù)據(jù)采集與上傳，就可以依托現(xiàn)有的微機(jī)綜合保護(hù)裝置實現(xiàn)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)對線路剩余電流的監(jiān)測。在此基礎(chǔ)上，配合測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器重點監(jiān)測電氣設(shè)備的電纜接頭、端子及重點發(fā)熱部件的溫度，不但可以依托現(xiàn)有設(shè)備組建電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，同時盡可能地減少了現(xiàn)有設(shè)備的改造。

2 消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

       消防工程是一個系統(tǒng)性工程，常見的消防用電設(shè)備主要包括：消防排煙風(fēng)機(jī)、消防補(bǔ)風(fēng)（送風(fēng)）風(fēng)機(jī)、消防水泵、消防泡沫裝置、消防噴淋或雨淋閥系統(tǒng)的就地控制箱、電動防火卷簾門、消防電梯、消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)中的Ａ型應(yīng)急照明集中電源、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等。這些消防用電設(shè)備在控制火災(zāi)蔓延、保證人員疏散、營救等方面均有重要作用，可從一定程度上減少因火災(zāi)造成的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。在正常情況下，這些設(shè)備大多數(shù)處于熱備狀態(tài)，只有在火情出現(xiàn)時才需要投入工作，如果消防用電設(shè)備的電源出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致這些消防用電設(shè)備形同虛設(shè)。因此，保障消防用電設(shè)備供電電源的可靠性尤為重要。

       根據(jù)以往的工程實踐與案例，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)作為一種系統(tǒng)架構(gòu)相對簡單的預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，在石油化工設(shè)計中被廣泛應(yīng)用，其消防電源狀態(tài)監(jiān)控器與電壓/電流傳感器的兩層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，可以有效地實現(xiàn)消防設(shè)備的實時監(jiān)測，并反饋消防用電設(shè)備電源的工作狀態(tài)，對提高石油化工企業(yè)消防安全管理水平具有“保駕護(hù)航"的作用。

（1）消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的組成

       消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要用于日常消防用電設(shè)備電源的維護(hù)與監(jiān)控，以保證火情發(fā)生時相應(yīng)的消防用電設(shè)備可以正常投入工作，為消防救援提供有力的保障。該系統(tǒng)通常由消防電源監(jiān)控主機(jī)、分機(jī)以及電流/電壓監(jiān)控模塊傳感器等組成，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

       對于大型石油化工企業(yè)，各裝置區(qū)消防用電設(shè)備末端安裝的電流/電壓監(jiān)控模塊傳感器將采集的消防設(shè)備電源參數(shù)，通過總線與安裝于各個裝置區(qū)消防控制室或有人值守區(qū)域內(nèi)的消防設(shè)備電源監(jiān)控分機(jī)構(gòu)成消防設(shè)備電源監(jiān)控子系統(tǒng)，各裝置區(qū)內(nèi)的消防設(shè)備電源監(jiān)控分機(jī)再與全廠性中心控制室內(nèi)的消防設(shè)備電源監(jiān)控主機(jī)通信，從而實現(xiàn)全廠消防設(shè)備電源的監(jiān)控系統(tǒng)的建立。

       該系統(tǒng)根據(jù)消防設(shè)備電源的電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)等電氣參數(shù)的變化情況發(fā)出相應(yīng)的指令。當(dāng)消防用電設(shè)備電源出現(xiàn)斷路、過電壓、欠電壓、缺相、過載等故障時，發(fā)出聲、光告警信號，提醒運行管理及維護(hù)人員及時檢查、處理，并通過相應(yīng)的尋址功能鎖定具體的報警回路。

圖2 消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意

（2）配置消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)注意的事項

       石油化工企業(yè)的配電方案通常采用變電所放射式直供電的方式。如果消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測點設(shè)置在靠近變電所配電設(shè)備的出線端，當(dāng)消防配電線路出現(xiàn)故障時，該系統(tǒng)將不能如實反饋消防用電設(shè)備受電端的實際電源情況。因此，該系統(tǒng)的電流/電壓監(jiān)控模塊傳感器的安裝位置，原則上宜盡可能地靠近消防用電設(shè)備的末端，如消防雙電源切換裝置的進(jìn)線處，以盡可能地保證消防電源監(jiān)控的有效性。

3 智慧消防與消防監(jiān)控一體化

      （1）2017年10月10日，公安部消防局發(fā)布了《關(guān)于全面推進(jìn)“智慧消防"建設(shè)的指導(dǎo)意見》（公消［2017］297號），要求綜合運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)，加快推進(jìn)“智慧消防"建設(shè)，全面促進(jìn)信息化與消防業(yè)務(wù)工作的深度融合、全覆蓋的社會火災(zāi)防控體系，實現(xiàn)“傳統(tǒng)消防"向“現(xiàn)代消防"的轉(zhuǎn)變。該指導(dǎo)意見的主要對象雖然是社會火災(zāi)防控體系，但作為社會生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一個組成部分，隨著消防產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展與消防安全意識的增強(qiáng)，石油化工企業(yè)也存在向現(xiàn)代消防轉(zhuǎn)變的需求。

       出于先期預(yù)報警與對消防設(shè)施動態(tài)監(jiān)管的目的，除傳統(tǒng)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)外，各種用于消防的監(jiān)控系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，如電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)、消防水泵巡檢系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)反映出各個專業(yè)對火災(zāi)危害的重視，但是這些消防監(jiān)控系統(tǒng)如果單獨建立，不但硬件種類繁雜，還會增加監(jiān)控與維護(hù)的困難。因此，實現(xiàn)消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化有著顯著的優(yōu)勢，通過依托火災(zāi)自動報警系統(tǒng)及相應(yīng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)控制器，并對各種消防監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸協(xié)議、通信協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一或兼容，實現(xiàn)各個消防監(jiān)控系統(tǒng)之間的組網(wǎng)與通信，最終構(gòu)成消防監(jiān)控系統(tǒng)的一體化解決方案。實現(xiàn)消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化，不但使諸如電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)作為各自相對獨立的子系統(tǒng)保持其本身具備的監(jiān)控功能，還可以通過石化企業(yè)內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各消防監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通，避免各消防監(jiān)控系統(tǒng)“各自設(shè)立"帶來的管理難題與重復(fù)投資。消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化結(jié)構(gòu)如圖3所示。

       各個消防監(jiān)控系統(tǒng)在實現(xiàn)一體化的同時，通過智慧消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)多種類系統(tǒng)與設(shè)備通過多協(xié)議與云平臺的組網(wǎng)，不但可以實現(xiàn)對每一個系統(tǒng)、終端、消防設(shè)備運行狀態(tài)和故障報警的實時監(jiān)管與定位，還可以通過分級授權(quán)管理的方式向企業(yè)內(nèi)各級用戶提供更加直觀的網(wǎng)頁界面和 APP應(yīng)用，讓企業(yè)內(nèi)各級用戶根據(jù)不同的權(quán)限隨時隨地進(jìn)行監(jiān)管。

圖3 消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化結(jié)構(gòu)示意

       基于消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化與智慧消防網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，石油化工企業(yè)值班人員可全天候遠(yuǎn)程實現(xiàn)火災(zāi)報警聯(lián)動、消防設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測、消防巡檢等日常工作，有效地提高了消防管理水平與工作效率。同時，安全生產(chǎn)責(zé)任人、消防安全責(zé)任人可以通過網(wǎng)頁界面以及APP應(yīng)用，隨時調(diào)看企業(yè)內(nèi)部相關(guān)消防系統(tǒng)、設(shè)備的運行狀態(tài)，并且在消防系統(tǒng)事故、故障報警時，第一時間獲取相關(guān)信息。通過智慧消防物聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)?shù)叵乐鞴懿块T也可實時掌控轄區(qū)石油化工企業(yè)的消防設(shè)施運行狀態(tài)，不但可以實現(xiàn)指導(dǎo)日常消防監(jiān)督與檢查，而且通過對相似企業(yè)消防數(shù)據(jù)的分析，量化轄區(qū)石油化工企業(yè)火災(zāi)危險程度，指導(dǎo)消防主管部門對火災(zāi)風(fēng)險研判，為消防服務(wù)和決策提供信息支撐。

4 安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

（1）概述

       Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng)，已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認(rèn)證，并且均通過嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報警，當(dāng)必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標(biāo)的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。

（2）應(yīng)用場合

       適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（4）系統(tǒng)功能

       監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發(fā)出聲、光報警信號，同時設(shè)備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位"按鈕或觸摸屏的“復(fù)位"按鍵遠(yuǎn)程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除。

       當(dāng)被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

       通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報警聲響。

      當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

（5）配置方案

5 結(jié)束語

       隨著石油化工企業(yè)消防安全意識的不斷加強(qiáng)，為了盡可能地減少火災(zāi)帶來的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境破壞等問題，當(dāng)前的消防理念已經(jīng)逐步從傳統(tǒng)的事后滅火方式轉(zhuǎn)向依托科技手段與新興技術(shù)，實現(xiàn)消防預(yù)警與監(jiān)控的方式。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)在石油化工企業(yè)電氣火災(zāi)防控、消防電源監(jiān)控方面有著重要的作用與意義。依托火災(zāi)自動報警系統(tǒng)將電氣火災(zāi)監(jiān)控、消防電源監(jiān)控等子系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計，再結(jié)合智慧消防物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為石油化工企業(yè)消防巡檢及消防隱患預(yù)警提供更加科學(xué)、有效的管理手段，并在火災(zāi)預(yù)防、火災(zāi)救援、人員疏散等方面起到積極作用。

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