基于RS485總線的火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計(jì)

　　近年來， 全國火災(zāi)事故呈上升趨勢， 而在火災(zāi)事故中， 電氣火災(zāi)的比例居高不下， 占火災(zāi)年均發(fā)生次數(shù)的27%，損失占火災(zāi)損失的52%，每年火災(zāi)造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失巨大，預(yù)防和有效遏制電氣火災(zāi)的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。國家有關(guān)部門相繼制訂或修改了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求在建筑中設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。本文根據(jù)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的新標(biāo)準(zhǔn)（GB14827-2005），設(shè)計(jì)了一智能型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，它既可以單獨(dú)使用，也可以通過RS485 總線與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)， 構(gòu)成一套完整的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)計(jì)依據(jù)

　　2.1 探測器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

　　設(shè)計(jì)的裝置應(yīng)符合《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》（GB 14287-2005）、《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控警裝置》（GB14287.2-2005）、《設(shè)計(jì)建筑防火規(guī)范》（GB 50096-2006）、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50045-2005）、《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測方法》和《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的安裝和運(yùn)行》（GB13955-2005）等標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的簡介

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備和電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器組成，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》（GB 14287-2005）的要求。當(dāng)被保護(hù)的線路中的被探測參數(shù)超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能發(fā)出報(bào)警信號、控制信號并能指示報(bào)警部位。

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備能接受來自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報(bào)警信號， 發(fā)出聲、光報(bào)警信號和控制信號， 指示報(bào)警部位， 記錄并保存報(bào)警信息。

　　剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器可以探測被保護(hù)線路中的剩余電流、溫度等電氣火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)的變化，按工作方式可以分兩類：一是獨(dú)立式探測器（具有監(jiān)控報(bào)警功能的探測器），二是非獨(dú)立式探測器。本文設(shè)計(jì)了一智能型獨(dú)立式探測器。

　　2.3 剩余電流產(chǎn)生的原因

　　正常情況下，電路中沒有發(fā)生設(shè)備漏電或接地故障時(shí)，如圖1 所示，根據(jù)電路原理可知， 三相四線電源的電流相量和等于零，即Ia+Ib+Ic+In=0 ，在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和等于零。此時(shí)，二次線圈中感應(yīng)電流IL=0，因此線路正常供電。當(dāng)電路中發(fā)生設(shè)備漏電或故障接地時(shí)， 例如出現(xiàn)故障漏電電流Z I ， 則三相四線電源的電流相量和將不等于零，即Ia+Ib+Ic+In≠0 ，在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和也不等于零， 此時(shí)，二次線圈中有感應(yīng)電流，即剩余電流IL≠0 。

　　圖1 剩余電流互感器工作原理。

2.4 設(shè)置電氣火災(zāi)探測器的必要性

　　電氣接地故障中電弧性對地短路是引發(fā)電氣火災(zāi)的重要原因。電弧性對地短路具有很大的阻抗和電壓降， 它限制了故障電流， 使過電流保護(hù)器不能動(dòng)作或不能及時(shí)動(dòng)作來切斷電源，而幾百毫安的漏電弧產(chǎn)生的局部高溫可達(dá)2000℃以上，足以引燃周圍的可燃物而引起火災(zāi)。況且， 用電設(shè)備分布在建筑物的各個(gè)角落， 危害范圍廣， 如不對系統(tǒng)的漏電進(jìn)行監(jiān)測和防控， 就會(huì)對人身和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，存在很大的火災(zāi)隱患。剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器能準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，能有效預(yù)防常見的因漏電導(dǎo)致接地電弧所引起的建筑物電氣火災(zāi)事故。為了保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全，在建筑物的電源進(jìn)線處及干線上安裝剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器十分必要。

　　3 探測器的設(shè)計(jì)

　　3.1 系統(tǒng)基本功能

　　智能型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器集剩余電流、短路、過載、過壓和欠壓（缺相）等電氣故障的監(jiān)測、分析、報(bào)警及控制于一體。主要具有以下功能：

　　（1） 具有漏電電流、過電流長延時(shí)、過電流短延時(shí)和短路瞬時(shí)保護(hù)功能，組成所需的保護(hù)特性。智能設(shè)定漏電電流、過電流長延時(shí)、過電流短延時(shí)和過電流瞬時(shí)的整定值及預(yù)警值。另外還具有過欠壓報(bào)警功能、缺相報(bào)警功能。