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淺談電氣火災監控系統的設計與應用-基于安科瑞產品方案
電能在人們日常生產、生活中發揮著重要作用，為了預防并減少電氣火災事故的發生，設計了一種有效的電氣火災監控系統。本文介紹了安科瑞Acrel-6000電氣火災監控系統的設計與應用，該系統通過ARCM系列電氣火災監控探測器、AAFD系列故障電弧探測器、ASCP系列限流式保護器等多種終端設備，實現對配電線路的剩余電流、溫度、故障電弧等參數的實時監測和報警，提醒工作人員及時維修配電線路，從而消除火災隱患，減少人員及財產損失。
關鍵詞：電氣火災監控；安科瑞；ARCM；剩余電流；故障電弧
一、引言
安科瑞電氣股份有限公司作為國內的智能電網用戶端解決方案提供商，研發了Acrel-6000系列電氣火災監控系統，該系統符合GB 14287-2014《電氣火災監控系統》國家標準，廣泛應用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、國家消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。
二、電氣火災監控系統的組成概述
安科瑞Acrel-6000電氣火災監控系統主要由3個部分組成，即電氣火災監控設備（主機）、電氣火災監控探測器以及電氣火災傳感器。Acrel-6000/B電氣火災監控設備負責接收、記錄各監控探測器上傳的報警信號，同時發布報警信息，提醒值班人員進行檢查。ARCM系列電氣火災監控探測器負責采集現場電氣參數并進行現場報警，同時將采集到的信號及報警信息上傳至監控設備。各類傳感器負責采集所監控回路的剩余電流、溫度、故障電弧及過電流信號，并通過系統總線將信號上傳至監控探測器。
安科瑞電氣火災監控系統主要通過多種終端設備對所監控回路進行信號采集，按照采集信號類型的不同可分為剩余電流監測、溫度監測、故障電弧探測以及限流式保護。利用基爾霍夫電流定律，通過剩余電流互感器測量剩余電流。
正常情況下，A、B、C三相電流的矢量和與N相電流大小相等方向相反，此時PE線中的電流為0，也就是漏電流為0。根據電磁感應定律，此時A、B、C、N各相在剩余電流互感器中的感應電流相互抵消，流過剩余電流互感器的電流為0。當配電線路中某些原因導致A、B、C某相或中性線中有電流泄露到大地時，則A、B、C三相電流的矢量和與N相電流大小不相等，此時流過剩余電流互感器中的電流矢量和不為0，也就是剩余電流不為0。根據此原理，可通過剩余電流互感器中電流的大小來間接分析配電線路中的漏電情況。
我國低壓配電系統中存在著不同的接地系統，受檢測原理限制，剩余電流式電氣火災監控探測器不適用于所有的情況。在設置剩余電流式電氣火災監控探測器時，應根據配電系統的不同進行區別對待。安科瑞ARCM系列探測器適用于TT、IT、TN-S等多種接地系統。
由于回路中的漏電流會引起溫度升高，溫度達到一定程度時會引起火災，因此可以通過監測回路中的溫度來預防電氣火災的發生。安科瑞ARCM系列探測器支持多路溫度監測，通過NTC溫度傳感器測量回路溫度，并將信號上傳至監控系統。溫度監測的主要部位為電纜接頭、配電柜（箱）體、母排等，溫度監測采用直接接觸方式，可覆蓋A、B、C、N四相。
故障電弧主要由電氣設備的老化、線路連接松動、線路絕緣層破損等因素引起，通常伴隨著大量熱量的產生，易引起火災。安科瑞AAFD系列故障電弧探測器通過實時監測回路中電壓、電流波形的變化來監測故障電弧的發生。實際應用中，配電線路中或多或少都會存在固有漏電。由于固有漏電的存在會直接影響報警的準確性，在固有漏電大到一定程度時甚至會引起系統的誤報警，因此可以盡量將測量點設置在末端或是根據計算調整漏電流的報警閥值，從而避免固有漏電的影響。
三、電氣火災監控系統設計方案與實現
在實際應用中，安科瑞電氣火災監控系統主要有以下幾種組成方式。
（1）Acrel-6000/B監控設備+ARCM系列電氣火災監控探測器+剩余電流互感器+溫度傳感器，此方式可以同時完成對回路中剩余電流與溫度的監測。
（2）Acrel-6000/B監控設備+ARCM系列探測器+AAFD系列故障電弧探測器，此方式可以監測回路中的溫度和故障電弧。
（3）在所需要監控的點數不超過8個時，可不設置集中的監控主機，采用ARCM獨立式監控探測器獨自成系統或接入火災自動報警系統中。
（4）同一項目可根據負荷類型的不同采用合適的電氣火災探測器組合，例如照明負荷可采用AAFD故障電弧探測器+測溫式探測器，動力負荷可采用ARCM剩余電流式探測器+測溫式探測器，充電樁等特殊場所可增加ASCP限流式保護器。
3.3 電氣火災監控設備位置設計
由于電氣火災監控系統也是火警系統的一部分，因此Acrel-6000/B電氣火災監控設備可以安裝在消防控制室內。監控設備將報警信息和故障信息上傳至消防控制室的圖形顯示裝置或火災報警控制器，消防控制室內24h均有人值班，便于及時發現報警信息并及時處理故障。
除此之外，由于電氣火災監控系統主要監測的是配電線路中的漏電情況，而且電氣火災監控系統的探測器和傳感器一般由開關柜廠家成套提供，因此電氣火災監控設備還可以安裝在變電所內，由變電所內的值班人員進行管理。
安科瑞Acrel-6000/B監控設備主要技術參數：額定工作電壓AC220V（-15% ～ +10%），備用電源在主電源欠壓或停電時，維持監控設備工作時間≥4小時，采用24小時工作制，通訊方式為RS485總線通訊，Modbus-RTU通信協議。
3.4 電氣火災監控系統報警閥值設計
根據國家規范，電氣火災監控系統的報警值需連續可調。安科瑞ARCM系列探測器的剩余電流報警閾值可在10mA～1000mA范圍內連續可調，溫度報警閾值可在0℃～150℃范圍內連續可調。在實際設計中，剩余電流的動作報警閥值一般設置在300mA，溫度報警值一般按照電纜耐溫的70%～80%進行設定。
3.5 電氣火災監控系統的實現
安科瑞Acrel-6000電氣火災監控系統能夠實現集中管理和可視化監控，對分散在建筑物內的監控器與探測器進行遙控、遙測等操作。當現場配電線路中的被探測參數超過報警閾值時，監控系統會發出報警信號和控制信號，并且在主機報警界面上指示報警部位。與此同時，系統會自動保存報警信息，以便后續分析總結。
四、系統架構
安科瑞Acrel-6000電氣火災監控系統采用分層分布式架構，主要由站控管理層、網絡通訊層和現場設備層三部分組成。
站控管理層位于系統的最上層，主要由Acrel-6000/B監控主機、顯示器等設備組成，負責對整個系統進行集中管理和監控。管理人員可以通過監控主機實時查看各回路的電氣參數、報警狀態等信息，并對系統進行參數設置和控制操作。安科瑞監控軟件支持圖形化界面顯示，直觀展示各監控點的位置和狀態。
網絡通訊層是連接站控管理層和現場設備層的橋梁，主要由RS485通訊總線、ANet系列智能網關等設備組成。現場設備層采集的數據通過通訊總線傳輸到站控管理層，同時站控管理層的控制指令也通過通訊總線下發到現場設備。安科瑞系統支持Modbus-RTU、Modbus-TCP等多種通訊協議。
現場設備層位于系統的最底層，主要由ARCM系列電氣火災監控探測器、AAFD系列故障電弧探測器、ASCP系列限流式保護器、剩余電流互感器、溫度傳感器等設備組成，負責對配電回路的剩余電流、溫度、故障電弧等參數進行實時采集，并將數據上傳至監控系統。
五、系統功能
（2）控制輸出功能：當被監測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。部分型號探測器支持報警時自動切斷被監控電路的功能。
（3）故障報警功能：通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色"故障"指示燈亮，并發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。
（4）歷史記錄功能：當發生剩余電流、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據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢方法，支持按時間、區域、報警類型等多種方式查詢。
（5）自檢功能：監控設備具有自檢功能，可定期對設備的音響器件、指示燈、顯示屏等進行自檢，確保設備正常運行。
六、安科瑞主要產品介紹
安科瑞ARCM系列電氣火災監控探測器是智能型探測器產品，既可以大量的聯機使用，也可以獨立式使用。該系列產品集電氣火災監控探測及報警功能于一體，具有漏電、過流、溫度、過壓、欠壓、缺相、偏移等檢測和報警功能，部分型號可選配報警時自動切斷被監控電路的繼電器輸出功能。
主要型號包括：
ARCM300T-Z-4G：智慧用電監控裝置，支持4G無線通訊，可監測1路剩余電流、4路溫度、電流、電壓、功率、電能等參數
ARCM300D：組合式電氣火災監控探測器，適用于0.4kV以下的TT、TN系統
ARCM200L-J8：8路剩余電流檢測，適用于多回路監測場景
ARCM600系列：電氣火災監控設備，可連接多個探測器
產品特點：導軌安裝，顯示清晰；支持RS485通訊，可選配4G無線傳輸；具備事件記錄、內置時鐘等功能；符合GB 14287-2014國家標準。
安科瑞AAFD系列故障電弧探測器可監測回路故障電弧的發生，并及時預警，提醒用戶處理，防止電弧導致的火災。該產品可配合AF-GSM200使用并接入安全用電平臺。
產品特點：實時檢測線路中的故障電弧；支持RS485通訊；導軌式安裝，安裝方便；適用于商業綜合體、批發市場、學校、醫院等人員密集場所。
安科瑞ASCP系列電氣防火限流式保護器采用IGBT半導體技術與高速算法，能有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大等弊端。
主要功能：
短路限流保護：當線路發生短路故障時，能在150μs內實現快速限流保護
過載限流保護：當被保護線路的電流超過額定電流，線路過載且過載持續時間超過設定時間（3-6秒）時進行保護
滅弧保護：通過能量控制消除電弧火花
報警聯動：輸出聲光報警信號，并上傳至平臺
實時監測：對線路電流進行毫秒級采樣
主要型號：ASCP200型（單相）、ASCP300-80B型（三相，適用于40kw直流充電樁等場景）。該產品符合國家標準GB51348-2019中關于儲備倉庫、電動車充電等場所的末端回路應設置限流式電氣防火保護器的要求。
對于需要多站點集中管理或遠程監控的場景，安科瑞還提供AcrelCloud-6000安全用電管理云平臺。該平臺是針對我國當前電氣火災事故頻發而研發的一套電氣火災預警和預防管理系統，基于移動互聯網、云計算技術，通過物聯網傳感終端，將辦公建筑、學校、醫院、工廠、體育場館、賓館、福利院等人員密集場所的電氣安全數據，實時傳輸至安全用電管理服務器。
核心功能：
24小時無人化監控：實時監測剩余電流、短路、過溫、過載、過壓等電氣故障
多端便捷訪問：支持瀏覽器、手機APP、小程序登錄，隨時隨地查看數據
報警信息秒級推送：報警信息及時推送到相關人員手機
數據統計與分析：提供豐富的數據統計和分析功能，輔助決策
七、應用案例
安科瑞電氣火災監控系統已廣泛應用于各類工程項目，包括商業綜合體、醫院、學校、工廠、住宅小區、地鐵、機場等。例如在某大型商業綜合體項目中，采用了Acrel-6000/B電氣火災監控設備+ARCM300系列探測器的配置方案，在低壓配電柜、樓層配電箱、末端配電箱分級設置探測器，實現了對整個建筑配電系統的全面電氣安全監控，有效預防了電氣火災事故的發生。
在某新能源汽車充電站項目中，除了配置ARCM系列電氣火災監控探測器外，還在充電樁回路中增加了ASCP系列限流式保護器，滿足了GB51348-2019標準的要求，為充電站的安全運行提供了有力保障。
八、結束語
安科瑞Acrel-6000電氣火災監控系統通過ARCM系列探測器、AAFD系列故障電弧探測器、ASCP系列限流式保護器等多種終端設備，實現對配電線路的實時監測，提前發現電氣方面的火災隱患，從而避免電氣火災的發生，保護人們的人身財產安全。隨著科技的發展，物聯網、云計算、大數據等技術也越來越多地應用于電氣火災監控系統中，促使電氣火災監控系統變得越來越智能化。安科瑞將持續創新，為用戶提供更加安全、可靠、智能的電氣安全方案。
[1] 吳穹. 電氣火災監控系統的設計與應用[J]. 電視技術, 2022, 46(6): 181-183.
[2] GB 14287-2014, 電氣火災監控系統[S].
[3] GB 50116-2013, 火災自動報警系統設計規范[S].
[4] GB 51348-2019, 民用建筑電氣設計標準[S].
[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2026.1月版
[5] ARCM300型電氣火災監控探測器安裝使用說明書[R]. 2022.
[6] Acrel-6000/B電氣火災監控系統產品手冊[R]. 2023.
[7] 胡劍飛, 丁寧. 物聯網技術在智慧消防中的應用研究[J]. 電子世界, 2019(2): 19.
