簡(jiǎn)述石油化工行業(yè)電氣火災防范與消防監控產(chǎn)品選型

摘要:石油化工行業(yè)中電氣設備使用不當以及線(xiàn)路短路、過(guò)負荷、接觸不良等，均是引發(fā)火災事故的主要原因。從預防火災發(fā)生及消防用電設備電源維護的角度出發(fā)，簡(jiǎn)要闡述了石油化工企業(yè)電氣火災監控系統、消防設備電源監控系統的重要性。結合智慧消防的發(fā)展需求及工程實(shí)踐，探討了消防監控系統一體化的配置方案，重點(diǎn)強調火災的預防，從而有效避免火災帶來(lái)的人員傷亡、經(jīng)濟損失、環(huán)境破壞等一系列問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:電氣火災監控系統；消防設備電源監控系統；消防監控；一體化；火災探測器；剩余電流互感器

0引言

   根據中華人民共和國應急管理部消防救援局發(fā)布的2020年全國火災及消防救援接警與處警情況，全國共接報火災警情25.2萬(wàn)起，死亡1183人，受傷775人，直接財產(chǎn)損失達40.09億元人民幣。全年因違反電氣安裝使用規定引發(fā)的火災共8.5萬(wàn)起，占總數的33.6%；因電氣故障引發(fā)的較大火災36起，占較大火災總數的55.4%。統計顯示，因短路、過(guò)負荷、接觸不良等線(xiàn)路問(wèn)題引發(fā)的火災占電氣火災總數的68.9%；因設備故障、使用不當等原因引發(fā)的火災占電氣火災總數的26.2%；其他原因引發(fā)的火災占電氣火災總數的4.9%。綜上可以看出，電氣設備及線(xiàn)路故障引發(fā)的火災事故較多，且在總體火災接處警情況中的占比較高，而短路、過(guò)負荷、接觸不良等線(xiàn)路故障更是造成電氣火災的主要原因。

石油化工企業(yè)內電氣設備種類(lèi)繁多，且長(cháng)期處于不間斷運行中。除了如違反操作規定、安全管理意識薄弱等主觀(guān)因素外，還存在很多客觀(guān)因素，如隨著(zhù)企業(yè)生產(chǎn)年限的增加電氣設備及線(xiàn)路絕緣逐步老化，用電設備使用壽命和季節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)生在電氣設備及配電線(xiàn)路穿線(xiàn)管的內部，在電氣故障導致起火的初期，這些隱蔽的部位不易發(fā)現，當火勢蔓延時(shí)，給撲救帶來(lái)了較大的困難。同時(shí)，由于石油化工行業(yè)的特殊性，火災很可能會(huì )引發(fā)爆炸事故以及有毒、有害介質(zhì)的泄漏，進(jìn)而造成嚴重的人員傷亡、經(jīng)濟損失、環(huán)境破壞等難以挽回的影響。因此，石油化工企業(yè)設置電氣火災監控系統及消防設備電源監控系統，具有特殊的重要性。

1電氣火災監控系統

   電氣專(zhuān)業(yè)涉及的火災防范措施不是針對某個(gè)具體部位的預防，而是從線(xiàn)路、線(xiàn)纜到用電設備終端的系統化 防 范，是從電源側到用電設備終端的系統化防范，是從電源側到用電負荷側的分級化防范，是從線(xiàn)路、線(xiàn)纜溫度剩余電流到用電負荷電弧監測功能化的防范。

（1）電氣火災監控系統的組成

電氣火災監控系統通常由電氣火災監控器和電氣火災探測器組成，該系統拓撲結構如圖１所示。

電氣火災監控器應具有實(shí)時(shí)集中監控、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(chǎng)所安裝；若電氣火災監控器安裝在無(wú)人值守的變電所，則需將報警信號和故障信號上傳至對應的消防控制室。工程實(shí)踐中，常用的電氣火災探測器類(lèi)型有剩余電流式和測溫式，但隨著(zhù)電氣火災監控設備的不斷發(fā)展，組合式電氣火災探測器可以同時(shí)實(shí)現１kV及以下配電線(xiàn)路剩余電流和線(xiàn)路溫度的監測。組合式電氣火災探測器在簡(jiǎn)化電氣火災監控系統硬件數量的同時(shí)，通過(guò)采集多種參數，從而預判線(xiàn)路短路、過(guò)載等不同原因造成的漸變類(lèi)電氣故障，可提前將各種火災隱患扼殺在初始階段。

圖１ 電氣火災監控系統拓撲結構示意

（2）新建石油化工生產(chǎn)裝置電氣火災監控系統的設置

電氣火災監控系統的設置原則是以預防電氣設備及線(xiàn)路故障引發(fā)的火災為主，為滿(mǎn)足石油化工生產(chǎn)裝置通常的連續生產(chǎn)要求，不應輕易切斷用電負荷電源。因此大多數情況下，該系統僅動(dòng)作于報警，而不動(dòng)作于跳閘。該系統通過(guò)電氣火災探測器監測電氣線(xiàn)路的運行情況并采集相關(guān)數據，當被監測線(xiàn)路出現異常的漏電流、溫升時(shí)，電氣火災監控器上顯示故障線(xiàn)路的漏電電流、溫度、地址，并進(jìn)行聲、光報警，提醒運行維護人員及時(shí)排查事故。該系統作為全廠(chǎng)火災自動(dòng)報警系統的一個(gè)獨立子系統，當該系統報警的同時(shí)，也應同時(shí)將報警信號送至火災自動(dòng)報警系統。

IEC60364442《低壓電氣裝置第4-42部分：安全防護熱效應保護》中說(shuō)明了配電線(xiàn)路中泄漏電流達到300mA就可能引起火災，GB50116-2013《火災自動(dòng)報警系統設計規范》建議剩余電流式電氣火災探測器動(dòng)作值為300~500mA，GB50054-2011《低壓配電設計規范》規定：為減少電氣火災危險而裝設的剩余電流檢測或保護設備其動(dòng)作電流不應大于300mA?；谏鲜鲆幏吨邢嚓P(guān)條款，工程實(shí)踐中通常將電氣火災監控系統中剩余電流監測的報警閾值設定為300mA。

考慮到電壓等級1kV以下不同絕緣介質(zhì)、不同導體材料的電纜長(cháng)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(cháng)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體長(cháng)期允許的工作溫度為70℃，因此測溫式電氣火災探測器的報警閾值宜根據線(xiàn)路電纜的型號、規格等參數確定。為預防電氣火災發(fā)生和減少誤報警頻率，通常將電氣火災監控系統中溫度監測的報警閾值按電纜長(cháng)期允許工作溫度的80%~90%設置。電壓等級1kV以上的供電線(xiàn)路，根據相關(guān)規范要求，建議采用光纖測溫式電氣火災探測器并直接設置在保護對象的表面。

（3）在役石油化工生產(chǎn)裝置電氣火災監控系統設置的思考

GB50116-2013中9.1.1條規定：電氣火災監控系統可用于具有電氣火災危險的場(chǎng)所；GB50016-2014《建筑設計防火規范（2018版）》中10.2.7條僅要求在有條件時(shí)設置電氣火災監控系統。由于規范的解讀不同，使得部分石油化工生產(chǎn)企業(yè)在設計、建設的初期，未考慮電氣火災監控系統的設置。隨著(zhù)全社會(huì )對安全生產(chǎn)的重視，國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會(huì )于2017年4月26日印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展電氣火災綜合治理工作的通知》，并在全國范圍內組織開(kāi)展了為期3a的電氣火災綜合整治工作，從一定程度上引起了石油化工生產(chǎn)企業(yè)對預防電氣火災的重視。

對于未設置電氣火災監控系統的在役石油化工生產(chǎn)裝置，新增該系統存在一定的困難，例如抽屜式低壓開(kāi)關(guān)柜內可能缺少足夠空間用于安裝一體式或分體式電氣火災監控探測器的剩余電流互感器。為解決該實(shí)際問(wèn)題，筆者結合現有電氣專(zhuān)業(yè)的設計內容進(jìn)行了拓展，希望有助于已建石油化工生產(chǎn)裝置電氣火災監控系統的設置。

在石油化工生產(chǎn)企業(yè)中，通常采用微機綜合保護裝置實(shí)現饋線(xiàn)、電動(dòng)機回路的綜合保護，而該裝置自帶零序互感器以實(shí)現漏電保護功能，這與電氣火災監控系統中剩余電流式電氣火災探測器的原理一致，再配置相應的通信管理機進(jìn)行尋址、數據采集與上傳，就可以依托現有的微機綜合保護裝置實(shí)現電氣火災監控系統對線(xiàn)路剩余電流的監測。在此基礎上，配合測溫式電氣火災監控探測器重點(diǎn)監測電氣設備的電纜接頭、端子及重點(diǎn)發(fā)熱部件的溫度，不但可以依托現有設備組建電氣火災監控系統，同時(shí)盡可能地減少了現有設備的改造。

2消防設備電源監控系統

消防工程是一個(gè)系統性工程，常見(jiàn)的消防用電設備主要包括：消防排煙風(fēng)機、消防補風(fēng)（送風(fēng)）風(fēng)機、消防水泵、消防泡沫裝置、消防噴淋或雨淋閥系統的就地控制箱、電動(dòng)防火卷簾門(mén)、消防電梯、消防應急照明及疏散指示系統中的Ａ型應急照明集中電源、火災自動(dòng)報警系統等。這些消防用電設備在控制火災蔓延、保證人員疏散、營(yíng)救等方面均有重要作用，可從一定程度上減少因火災造成的人員傷亡與經(jīng)濟損失。在正常情況下，這些設備大多數處于熱備狀態(tài)，只有在火情出現時(shí)才需要投入工作，如果消防用電設備的電源出現問(wèn)題，將導致這些消防用電設備形同虛設。因此，保障消防用電設備供電電源的可靠性尤為重要。

根據以往的工程實(shí)踐與案例，消防設備電源監控系統作為一種系統架構相對簡(jiǎn)單的預警監控系統，在石油化工設計中被廣泛應用，其消防電源狀態(tài)監控器與電壓/電流傳感器的兩層結構組網(wǎng)模式，可以有效地實(shí)現消防設備的實(shí)時(shí)監測，并反饋消防用電設備電源的工作狀態(tài)，對提高石油化工企業(yè)消防安全管理水平具有“保駕護航"的作用。

（1）消防設備電源監控系統的組成

消防設備電源監控系統主要用于日常消防用電設備電源的維護與監控，以保證火情發(fā)生時(shí)相應的消防用電設備可以正常投入工作，為消防救援提供有力的保障。該系統通常由消防電源監控主機、分機以及電流/電壓監控模塊傳感器等組成，系統拓撲結構如圖2所示。

對于大型石油化工企業(yè)，各裝置區消防用電設備末端安裝的電流/電壓監控模塊傳感器將采集的消防設備電源參數，通過(guò)總線(xiàn)與安裝于各個(gè)裝置區消防控制室或有人值守區域內的消防設備電源監控分機構成消防設備電源監控子系統，各裝置區內的消防設備電源監控分機再與全廠(chǎng)性中心控制室內的消防設備電源監控主機通信，從而實(shí)現全廠(chǎng)消防設備電源的監控系統的建立。

該系統根據消防設備電源的電壓、電流、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等電氣參數的變化情況發(fā)出相應的指令。當消防用電設備電源出現斷路、過(guò)電壓、欠電壓、缺相、過(guò)載等故障時(shí)，發(fā)出聲、光告警信號，提醒運行管理及維護人員及時(shí)檢查、處理，并通過(guò)相應的尋址功能鎖定具體的報警回路。

圖2 消防設備電源監控系統拓撲結構示意

（2）配置消防設備電源監控系統應注意的事項

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。如果消防設備電源監控系統的監測點(diǎn)設置在靠近變電所配電設備的出線(xiàn)端，當消防配電線(xiàn)路出現故障時(shí)，該系統將不能如實(shí)反饋消防用電設備受電端的實(shí)際電源情況。因此，該系統的電流/電壓監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備的末端，如消防雙電源切換裝置的進(jìn)線(xiàn)處，以盡可能地保證消防電源監控的有效性。

3智慧消防與消防監控一體化

（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"建設的指導意見(jiàn)》（公消［2017］297號），要求綜合運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)，加快推進(jìn)“智慧消防"建設，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(huì )火災防控體系，實(shí)現“傳統消防"向“現代消防"的轉變。該指導意見(jiàn)的主要對象雖然是社會(huì )火災防控體系，但作為社會(huì )生產(chǎn)環(huán)節的一個(gè)組成部分，隨著(zhù)消防產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展與消防安全意識的增強，石油化工企業(yè)也存在向現代消防轉變的需求。

出于先期預報警與對消防設施動(dòng)態(tài)監管的目的，除傳統的火災自動(dòng)報警系統、可燃氣體檢測報警系統外，各種用于消防的監控系統不斷涌現，如電氣火災監控系統、消防設備電源監控系統、消防應急照明及疏散指示系統、消防水泵巡檢系統、防火門(mén)監控系統等。這些系統反映出各個(gè)專(zhuān)業(yè)對火災危害的重視，但是這些消防監控系統如果單獨建立，不但硬件種類(lèi)繁雜，還會(huì )增加監控與維護的困難。因此，實(shí)現消防監控系統一體化有著(zhù)顯著(zhù)的優(yōu)勢，通過(guò)依托火災自動(dòng)報警系統及相應的火災報警系統控制器，并對各種消防監控系統的傳輸協(xié)議、通信協(xié)議進(jìn)行統一或兼容，實(shí)現各個(gè)消防監控系統之間的組網(wǎng)與通信，最終構成消防監控系統的一體化解決方案。實(shí)現消防監控系統一體化，不但使諸如電氣火災監控系統、消防設備電源監控系統作為各自相對獨立的子系統保持其本身具備的監控功能，還可以通過(guò)石化企業(yè)內部通信網(wǎng)絡(luò )實(shí)現各消防監控系統的數據互通，避免各消防監控系統“各自設立"帶來(lái)的管理難題與重復投資。消防監控系統一體化結構如圖3所示。

各個(gè)消防監控系統在實(shí)現一體化的同時(shí)，通過(guò)智慧消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現多種類(lèi)系統與設備通過(guò)多協(xié)議與云平臺的組網(wǎng)，不但可以實(shí)現對每一個(gè)系統、終端、消防設備運行狀態(tài)和故障報警的實(shí)時(shí)監管與定位，還可以通過(guò)分級授權管理的方式向企業(yè)內各級用戶(hù)提供更加直觀(guān)的網(wǎng)頁(yè)界面和 APP應用，讓企業(yè)內各級用戶(hù)根據不同的權限隨時(shí)隨地進(jìn)行監管。

圖3 消防監控系統一體化結構示意

基于消防監控系統一體化與智慧消防網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)，石油化工企業(yè)值班人員可全天候遠程實(shí)現火災報警聯(lián)動(dòng)、消防設施狀態(tài)監測、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(shí)，安全生產(chǎn)責任人、消防安全責任人可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)界面以及APP應用，隨時(shí)調看企業(yè)內部相關(guān)消防系統、設備的運行狀態(tài)，并且在消防系統事故、故障報警時(shí)，第一時(shí)間獲取相關(guān)信息。通過(guò)智慧消防物聯(lián)網(wǎng)，當地消防主管部門(mén)也可實(shí)時(shí)掌控轄區石油化工企業(yè)的消防設施運行狀態(tài)，不但可以實(shí)現指導日常消防監督與檢查，而且通過(guò)對相似企業(yè)消防數據的分析，量化轄區石油化工企業(yè)火災危險程度，指導消防主管部門(mén)對火災風(fēng)險研判，為消防服務(wù)和決策提供信息支撐。

4安科瑞電氣火災監控系統

（1）概述

Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據國家現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數字化獨立運行的系統，已通過(guò)國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過(guò)嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統通過(guò)對剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實(shí)現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶(hù)的需求，還可以滿(mǎn)足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

（2）應用場(chǎng)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(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領(lǐng)域。

（3）系統結構

（4）系統功能

監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號，同時(shí)設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型，記錄報警時(shí)間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動(dòng)消除。

當被監測回路報警時(shí)，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。

通訊故障報警：當監控設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(shí)，監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示，同時(shí)設備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時(shí)，將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

（5）配置方案

5結束語(yǔ)

隨著(zhù)石油化工企業(yè)消防安全意識的不斷加強，為了盡可能地減少火災帶來(lái)的人員傷亡、經(jīng)濟損失、環(huán)境破壞等問(wèn)題，當前的消防理念已經(jīng)逐步從傳統的事后滅火方式轉向依托科技手段與新興技術(shù)，實(shí)現消防預警與監控的方式。電氣火災監控系統與消防設備電源監控系統在石油化工企業(yè)電氣火災防控、消防電源監控方面有著(zhù)重要的作用與意義。依托火災自動(dòng)報警系統將電氣火災監控、消防電源監控等子系統進(jìn)行一體化設計，再結合智慧消防物聯(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警提供更加科學(xué)、有效的管理手段，并在火災預防、火災救援、人員疏散等方面起到積極作用。

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