論石化行業電氣安全檢測與實現

張士全 徐海艷

（安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801）

不完全統計全國在冊的石油化工企業已有數萬家，國家經濟的發展、人民生活質量的提升以及國家建設的進步都離不開石化行業所做的貢獻。然而就其本身而言也存在著眾多的安全隱患，石化行業生產工藝復雜，其挖掘、加工、處理及運儲過程中不可避免的會存在火災危險物質，而其工藝設備及生產管線也會因靜電而產生火花，容易引發爆炸的空氣混合物以及危險物質遇到高溫、靜電火花，都有可能引發火災及爆炸事故。基于以上環境條件，石化行業屬于易引發電氣火災的環境，在電氣安全方面相較于其他行業有著更高的要求。

對于特殊供電要求的負荷的詮釋為：正常工作電源因故障自行中斷或者被人為的切斷時，為保證企業的安全可靠運行而停產，以防現場引發電氣爆炸或火災進一步蔓延，人員中毒及人員的傷亡等事故，防止事故擴大，為搶救及撤離人員，而必須保證正常供電的負荷。石化企業特殊供電的負荷為：通信系統、現場火災報警設備、必要的事故照明、消防系統中的用電負荷。

我司就化工企業電氣防火技術措施提出兩方面解決方案：①設置電氣火災監控系統；②加強對消防電源負荷的監控。

1 設置電氣火災監控系統

Acrel-6000電氣火災監控系統是我司自主研發，符合國家標準（《電氣火災監控系統 第1部分：電氣火災監控設備》）的產品，其主要組成部分是ARCM電氣火災監控探測器、間隔層、計算機監控系統3個部分。系統主要作用是實時探測被保護線路中剩余電流、溫度等易引發火災的危險參數的變化情況，當保護線路中的被探測參數超過預設報警值時，系統能發出報警信號、控制信號并指示線路報警部位，使管理者有效的控制引發電氣火災的因素。

1.1 系統結構

系統整體架構采用分層分布式結構，主要由站控管理層、間隔層和現場設備層組成，如圖1所示。

圖1

ARCM100-Z監控探測器如圖2所示。

ARCM系列監控探測器可測量三相電流、電壓、功率、功率因數；計量四象限電能、基波電能、視在電能；單回路剩余電流的測量和溫度的監測；具有多路繼電器輸出，支持消防聯動的功能，采用RS485通信接口。適用于0.4kV電壓等級TN-C-S、TN-S及局部TT系統。

圖2

1.2 系統功能

Acrel-6000監控系統主要有以下六個功能：監控報警、故障報警、控制輸出、自檢、報警記錄及操作分級。上位機軟件Acrel-6000電氣火災系統主要有以下功能特點：友好的人機界面，可實時和定時采集現場設備的剩余電流數據和溫度，并有報警提示聲光報警等功能。可根據實際需要對報警溫度值、漏電流值進行設置，報警故障解除時，可遠方進行復位。統可對報警事件、日期、報警值、越線值進行記錄，并生成報表并可打印。系統提供了多級管理權措施，對不同級別的用戶賦以不同權限，從而保證系統在運行過程中的安全性和可靠性。

1）現場數據采集和報警

現場 ARCM 系列監控探測器將現場采集的實時數據通過監控系統上傳到如圖3所示的系統界面。當探測器監測到對應回路的剩余電流值大于預設報警值，界面中的對應報警單元狀態顏色發生變化，有助于提醒現場人員對報警信息進行處理判斷。系統界面如圖3所示。

圖3

2）故障顯示

動態模擬主接線圖顯示各回路的漏電狀態及分合狀態。現場或控制室實現聲光報警，界面自動跳出漏電報警的提示信息窗口，指示漏電報警的具體位置或回路。系統界面如圖4所示。

圖4

3）故障及報警記錄

監控軟件自動生成事件記錄（包含時間、地址、報警類型等）存儲于監控主機的硬盤中，方便運行人員查詢。

2 加強對消防電源負荷監控

消防安全很大程度取決于消防設備的好壞，二消防設備是否正常工作又取決于供電設備的供電電源的工作狀態，若沒有可靠的消防設備電源，關鍵時刻，消防設備形同虛設，因此確保消防設備的正常工作，能在火災情況下為人員疏散和營救起到積極作用。

AFPM 系列消防設備電源監控系統依據國家標準《消防設備電源監控系統》，消防設備電源監控系統監控主機安裝在消防控制室，能夠對消防設備的電源進行實時的監控，通過檢測消防設備電源的電壓、電流、開關狀態等有關設備電源信息，從而判斷電源設備是否有斷路、短路、過電壓、欠電壓、缺相、錯相以及過流（過載）等故障信息并報警、記錄的監控系統。此系統具有可靠性、實時性、數字化、智能化、網絡化和連續監控的特性。實時反映出被監控設備電源的狀況，并集中顯示。石化企業內的消防用電設備包括：消防水泵、應急照明燈和疏散指示燈、火災報警系統及聯動控制系統、消防用電動閥等消防設備。系統界面如圖5所示。

圖5

系統由AFPM100監控探測器、中繼器、AFPM系列電源監控模塊和傳輸線纜組成。

監控主機采用集中式、模塊化設計，配接監控模塊，對所監測的消防設備電源的運行信息、故障信息、位置信息等參數進行跟蹤采集、存儲、分析，方便用戶進行管理和監控；通過人機交互界面，將消防設備電源的數據匯總顯示，具有管理、查看、報警、打印等多項功能。網絡最大通信距離一般不超過500m。

2.1 AFPM100監控探測器

采用 24h工作制，Modbus-RTU通信協議，RS485半雙工總線方式，傳輸距離1km（可通過中繼器延長通信傳輸距離）。并且為增強電源可靠性，在主電源（AC220V 50Hz（允許85%~110%范圍內變化））低電壓或停電時，增設備用電源可維持監控設備工作時間≥8h。探測器可同時為連接的模塊（電壓/電流信號傳感器）提供 DC24V電源。探測器外觀如圖6所示。?

圖6

其特點如下：

* 監控容量：≤128點

* 顯示方式：320×240點陣液晶

* 輸入輸出模塊：內置遠程I/O模塊

* 聲光報警模塊：內置喇叭，蜂鳴器，LED指示燈

2.2 電源監控模塊

監控模塊用于在現場對各種消防設備的電源及設備運行狀態實時監測并進行信息采集，具有過壓、欠壓、過流（僅限具有電流檢測產品）、缺相（三相模塊）、錯相（三相模塊）報警，并具有事件存儲功能，報警器能夠記錄報警發生的時間、類型、參數，根據報警記錄可以分析現場情況，為消除故障提供依據；通過RS485接口，標準Modbus協議可以與各種標準系統相連，具有集成度高、網絡化、智能化程度高、動作特性合理等優點。實際應用中可根據現場實際應用需求選擇功能不同的監控模塊。模塊外觀如圖7所示。

監控模塊分為三大類。

AFPM1表示單相電源監控模塊，可監測電源的交/直流電壓、電流。

AFPM3表示三相電源監控模塊，用于監測電源的交/直流電壓、電流。

圖7

AFPM5為開入開出監控模塊，可監測開關狀態，并可以連接報警控制回路。

模塊采用標準模塊化設計，導軌安裝，方便現場使用。采用高性能單片機嵌入數據采集和通信程序，實現可靠的數據采集和傳輸。在各區域根據消防設備的性質和用途設置傳感監控模塊，負責監視相應區域消防設備的電源信息。監控模塊之間采用RS485專用通信網絡連接。

2.3 中繼器

中繼器適用于監控主機和現場監控模塊距離較遠的系統，當傳輸距離超過500m時，采用中繼器擴展，每個中繼器可管理32個監控模塊。中繼器不但可以增加系統的通信距離，而且可以為連接的現場監控模塊供電，解決由于距離遠而產生的通信信號和電源輸出的衰減。中繼器通過通信總線將連接的現場監控模塊及中繼器的電源信息傳送到監控主機。

本文針對石油化工行業電氣安全的特殊需求，介紹了安科瑞電氣股份有限公司憑借其雄厚的研發實力、優質的售前售后服務為石化企業提供配電系統的消防設備電源監控、電氣火災監控產品和解決方案，以滿足建筑物電氣防火和早期報警的要求，達到遏制電氣火災的目的，為石化企業的電氣安全保駕護航。

[1]HG/T20664-1999《化工企業供電設計技術規定》.

[2]安科瑞電氣股份有限公司系統解決方案.2013.1.