（極早期）電力化工熱解粒子火災預警系統(tǒng)

一、 概述

  近年來我國電氣火災持續(xù)多發(fā)， 有關資料顯示，2012 年全國發(fā)生的電氣火災占到火災事故總數的41 ％， 2013 年全國發(fā)生的電氣火災占火災總數的32.2%，電氣故障引發(fā)的火災在城市火災事故中已列到火災成因的首位。根據對配電線路故障引發(fā)電氣火災原因的分析和統(tǒng)計， 配電線路故障引發(fā)的火災主要集中在短路、過負荷、接觸電阻過大、漏電等幾個方面。短路、元器件或線纜過負這些起火原因會反映為導體發(fā)熱， 使周圍物質達到著火點后起火。這類由發(fā)熱導致的電氣火災占到全部電氣火災的66%左右。低壓配電柜在低壓供電系統(tǒng)中負責電能的控制、保護、測量、轉化和分配。我國電能的80%左右都是通過低壓成套設備供出， 可以說凡是使用電氣設備的地方都需要配備。由于低壓配電柜內部元器件及接頭相對較多， 內部發(fā)生短路、過負荷、接觸電阻過大、漏電等電氣故障的幾率較大， 因此， 低壓配電柜是低壓配電系統(tǒng)中需重點保護的部位，對配電柜內部進行電氣火災防控， 可明顯減少電氣火災事故的發(fā)生。

二、現有火災探測技術及問題

配電系統(tǒng)目前還比較多的采用傳統(tǒng)的火災探測技術，分別包括:1)線型感溫火災探測器，通常包括分布式光纖感溫火災探測器、準分布式光纖光柵感溫火災探測器和線型感溫電纜，主要用于室外油浸式變壓器、電抗器，室內變壓器、電抗器，電纜溝、隧道或廊道等;2)吸氣式感煙火災探測器，主要用于高低壓配電室、計算機房等;3)紅外火焰探測器，主要被用于變壓器或電抗器的場所;4)點型感煙/感溫火災探測器，比較多的用于常規(guī)建筑內，包括一些高低配電室等。對于需要設置固定式滅火系統(tǒng)的場所，通常采用兩種探測器進行保護。各場所均需要設置手動報警按鈕。

目前低壓配電柜使用的電氣火災監(jiān)控技術的局限性目前用于低壓配電柜電氣火災監(jiān)控的有測溫式電氣火災監(jiān)控探測器、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器和感煙火災探測器。其中測溫式電氣火災監(jiān)控探測器是通過接觸式熱傳導器件監(jiān)控配電柜內頭處的溫度變化， 當接頭過多時， 測溫式電氣火災監(jiān)控探測器因設置復雜而不適用； 剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器只能檢測剩余電流。

高、低壓配電柜是電氣火災的高發(fā)部位，而對配電柜的電氣火災監(jiān)控目前的電氣火災監(jiān)控設備都有其弊端； 因此我公司，成功研發(fā)TL-XF001系列新型的探測熱解氣體粒子式電氣火災監(jiān)控設備， 并通過試驗分析其探測性能特點， 可廣泛應用于高低壓配電柜內、箱變、儲能柜、電池柜、UPS電池柜的極早期預警監(jiān)控。

三、產品型號含義

                                                                                         

型號	含  義
TL-XF001	TL：表示企業(yè)代號，XF表示熱解粒子探測器，001表示產品系列號

“十五個”率先優(yōu)勢

 

同行業(yè)率先獲得國家消防電子產品檢驗中心型式檢驗

同行業(yè)率先獲得中國消防產品評定中心消防產品技術鑒定證書

同行業(yè)率先主持《智能配電熱解粒子感知預警系統(tǒng)》第一起草單位

同行業(yè)率先獲取CE歐盟認證

同行業(yè)率先獲取防爆歐盟認證

同行業(yè)率先采用吸氣式和被動式一體化智能化控制技術

同行業(yè)率先采用多級告警模塊輸出

同行業(yè)率先采用自清潔保養(yǎng)智能控制系統(tǒng)

同行業(yè)率先采用有線和無線多種傳輸模式

同行業(yè)率先采用數字化顯示人機對話控制單元

同行業(yè)率先投入地鐵公司安裝運行

同行業(yè)率先投入國家電網安裝運行

同行業(yè)率先投入儲能新能源安裝運行

同行業(yè)率投入數據機房安裝運行

同行業(yè)率先投入化工安裝運行

四、產品功能與特點 

該探測器能夠準確探測電纜、開關等高分子材料第一次熱解產生的離子，實現火災極早期探測。比較適用于環(huán)境較好的場所，尤其可以考慮在重要且危險的電氣柜內安裝使用。熱解粒子顧名思義就是物質受熱時分解出的粒子，粒子是由能夠以自由狀態(tài)存在的物質組成。無論何種原因引起的電氣火災，都體現為 導體發(fā)熱。低壓配電柜內發(fā)生電氣故障時主要的 發(fā)熱體是電線與保護電器，在低壓配電柜內發(fā)熱 分解出的粒子主要是煙粒子及氣體粒子。利用粒徑分析儀器進行相關試驗，發(fā)現試驗材料( 電線與保護電器) 存在臨界熱解溫度。低于該溫度， 熱解產生的煙氣量低，無法進行可靠探測; 當受熱溫度高于該臨界溫度后，煙氣開始加劇析出。電線及保護電器材料的臨界溫度一般在 150 ℃ ～ 220 ℃ 。通過光學煙密度計，測量該溫度區(qū)間的煙粒子濃度響應范圍為0．02% obs / m ～ 0．52% obs / m。目前可對該范圍煙粒子濃度進行早期探測的主要 是吸氣式探測器和激光探測器，但這兩種設備的 探測原理均由激光或 LED 作為光源，探測器直接根據散射的狀況作為火災判定的依據，無法避免 灰塵、水汽等原因引起的誤報，即使加裝過濾器也 無法有效避免。試驗同時發(fā)現，當試驗材料受熱 達到 150 ℃ 后，就會發(fā)出一種燒膠皮、燒塑料的難聞氣味，主要是電線因過熱燒焦絕緣外皮所散發(fā) 的味道，氣味的出現甚至早于煙粒子的析出。低 壓配電柜內發(fā)生電氣故障時主要的發(fā)熱體是電線 與保護電器，發(fā)出難聞氣味的也主要是電線的聚氯乙烯( PVC) 絕緣外皮及保護電器的絕緣護套 ( ABS 材料) 。熱解粒子式電氣火災監(jiān)控探測器是在此基礎上開發(fā)的新技術，該技術不但可以進 行配電柜內電氣火災的早期探測，還能很好地解 決配電柜內灰塵的干擾問題。

火災監(jiān)控探測器一般配置于一級或二級的低壓配電柜內、大型數據中心的網絡機柜內、通訊基站的重要通信設備機柜內等，填補了對配電設備監(jiān)控的空白，有助于實現配電設備發(fā)生電氣火災的早期預警。

測量熱解粒子式電氣火災監(jiān)控探測器，作為電氣火災檢測的重要手段之一，可讓報警可靠性得到大幅度提升。

本產品采用全新激光粒子檢測技術，主要監(jiān)控被保護區(qū)域的熱解粒子濃度變化，可廣泛應用于高壓配電柜、低壓配電柜、輸電開關柜、服務器機柜、發(fā)電機柜等相對封閉場所的電氣火災的監(jiān)控，彌補了傳統(tǒng)電氣火災探測產品只監(jiān)控電壓電流參數，監(jiān)控火災極早期熱解產物微粒這一最危險的火災特征，是傳統(tǒng)電氣火災產品的有益補充，有利于在普通探測器實時報警之前發(fā)現火災隱患，實現極早期火災預警，防患于未燃，助力行業(yè)品質革新！

智能型熱解粒子式電氣火災探測器，采集高低壓配電柜內發(fā)生的電氣故障主要的發(fā)熱體是電線與保護電氣節(jié)頭物質受熱時分解出的粒子，可以進行高低壓配電箱柜內電氣火災的早期探測。

◎ 熱解臨界環(huán)境溫度在150～320 ℃ 空氣中散發(fā)著熱解粒子，探測器采集熱解粒子超標時，通過系統(tǒng)總線或無線4G傳至系統(tǒng)主機發(fā)出預警信號。

◎ 報警聯動輸出

◎ 環(huán)境溫度監(jiān)測告警（50-170℃）

◎熱解粒子濃度監(jiān)測告警（0-2000ug/m3）

◎氣體監(jiān)測一氧化碳、氫氣

◎ 多種接口輸出，MONBUS-RS485、CAN通信接口、繼電器干接點，可與電氣火災監(jiān)控設備主機聯網報警

◎ 擴展功能：具有無線4G/NB-IOT傳輸功能，上傳至系統(tǒng)平臺和手機APP告警（附加功能）

◎ 工作電壓AC220V或DC24V

◎ 功率 ≤ 3W

五、對比優(yōu)勢表

產品名稱

采用技術

探測階段

報警類型

采樣方式

是否受環(huán)境因素影響

環(huán)境溫度

水霧/灰塵過濾防誤報

管道自清潔功能

監(jiān)測范圍

智能聯動

可視化

安裝方便程度

擴展功能

告警模式

（天龍科技）儲能電站主動式安全在線監(jiān)測預警系統(tǒng)

進品名牌激光傳感器，采集納米微粒子、特征氣體、BMS聯合分析

早期碳化過程

極早期探測

主動

不受

0-220℃告警可設置

有

有

可覆蓋整個預制艙

開放式協(xié)議，多種通信方式，MONUS-RS485、LORA、4G等有線或無線通信、兼容性強。

數字化曲線、參數值顯示、多維AI算法判斷。

不需停電，安裝極為方便，監(jiān)測保護全方位探測。

一氧化碳、氫氣超限告警

5級預警

（某品牌）儲能電站主動式安全在線監(jiān)測預警系統(tǒng)

納米微粒子、特征氣體、BMS聯合分析

早期碳化過程

極早期探測

主動

不受

無

無

無

可覆蓋整個預制艙

未開放式協(xié)議，MONUS-RS485有線通信

數字化曲線、參數值顯示

不需停電，安裝方便。

一氧化碳

單一報警

點式感煙

遮光率、可見煙霧

濃煙火災

事后型

被動

受

無

無

無

可覆蓋整個預制艙

未開放式協(xié)議，MONUS-RS485、4G等有線或無線通信

無

不需停電，安裝方便。

無

單一報警

紅外測溫

紅外測溫儀通過捕捉這些從物體輻射出的紅外能量，并將其轉換為電信號，進而得出物體的溫度。‌

溫度變化值

事后型

主動

受

無

無

無

接觸物體部份

未有開放接口

溫度變化值

停電安裝，體積大、不易固定，監(jiān)測固定位置，保護不全面。

無

單一報警

光纖測溫

光纖測溫技術是一種利用光纖作為傳感媒介來測量溫度的技術。它基于光信號的傳輸和檢測，通過分析光信號的變化來確定溫度。

溫度變化值

事后型

主動

受

無

無

無

接觸物體部份

繼電器報警輸出

溫度變化值

停電安裝，通過纏繞方式，蜘蛛網形式。易折、易斷、不耐高溫的特點，并且布線難度較大，存在光纖線電極之間有灰塵或潮濕過程造成“爬電”風險。

無

單一報警

測溫探測器

接觸式感溫、材質表面溫度

溫度變化值

事后型

主動

受

無

無

無

接觸物體部份

未開放式協(xié)議，MONUS-RS485、4G等有線或無線通信

溫度變化值

停電安裝，單一監(jiān)測位置，保護不全面。

無

單一報警

六、多級多維預警與聯動滅火方案

采集高低壓配電柜內發(fā)生的電氣故障主要的發(fā)熱體是電線與保護電氣節(jié)頭物質受熱時分解出的粒子，可以進行高低壓配電箱柜內電氣故障的極早期探測。

具有多級多維聯動功能：當粒子超限告警時，發(fā)出預警信號，通過值班人員提醒到達現場排除隱患。當配電柜內發(fā)生故障達到煙霧或環(huán)境溫度超限時，發(fā)出聯動滅火信號，啟動全氟己銅滅火，消防隱患。聯聯動系統(tǒng)圖（參見圖1），滅火裝置安裝圖（參見圖2）
    

圖1

                          圖2

七、系統(tǒng)組成方案

7.1有線組網方案

 

7.2無線組網方案

 

首批通過國家消防電子產品檢驗中心型式檢測合格與消防產品技術鑒定證書         

首家應用于北京京港地鐵14號線和16號線安裝運行。

八、應用場所  

   電力、 地鐵、化工、儲能、石油、煙草、數據中心、學校、工廠、鋼鐵、醫(yī)院、商場等高低柜。