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火災報警系統問題解析：總線線路壓降、接地、短路問題
作者：江蘇消防檢測設備 來源：http://www.hy801.cn/發布時間：2024-10-14 14:01:18
在火災自動報警系統的設計、應用和選型過程中，我們多半會注意火災探測器的外觀、靈敏度、穩定型、智能化程度的高低，也會注意主機的性能、界面和功能等，但到了實際的工程施工中，卻有一些看似簡單問題值得我們密切注意。
#1總線制火災報警控制系統線路壓降問題
在總線制火災報警控制系統的調試工作中，是否遇見過這樣的問題：
火災報警控制器已經發出控制指令，控制模塊也已經動作，但一些外部控制設備如排煙閥、送風口之類的就是不能動作，我們在現場使用萬用表監測控制模塊DC24V輸入端的電壓，發現在火災報警控制器沒有發出控制指令前，電壓沒有變化，但控制指令一旦發出電壓就低了好幾伏。
這是什么原因呢？
火災自動報警回路和消防聯動控制線路都存在線路壓降問題。這在小的系統中一般體現不出來，但在建筑面積較大、線路比較長的工程中，這一問題就顯得比較突出了。而這又往往被施工人員忽視，直到問題暴露時，才想方設法尋求各種補救措施，這樣不僅費時費工，而且很難處理徹底。
線路壓降問題主要由下面兩種原因引起。
1）導線內阻
導線本身有電阻。阻值大小與線路長短成正比，與導線截面積成反比。另外，有些廠家生產的導線質量差，無形中又增加了阻值。
2）接點電阻
在總線中接入感煙、感溫、輸入模塊、輸入輸出模塊、短路隔離器等各類編址單元。時間長了裸露在空氣中的接線端子會產生氧化層，這樣就會引起接點電阻。接入編址單元數量越多，接點電阻就越大。
我們把導線內阻和接點電阻通稱為線路內阻。正是由于線路內阻的存在，才引起了電路中工作負載兩端的電壓下降的問題，根據歐姆定律可知，壓降值與線路內阻和工作負載電阻的比值成比例。因此要減小線路壓降，就得想辦法減小線路內阻和工作負載電阻的比值。
總線制火災報警控制系統一般有三種總線，回路總線、電源總線、網絡總線。回路總線指火災報警控制器與各編址單元之間的連線；電源總線指火災報警控制器或電源給控制模塊、樓層顯示器等提供DC24V的線路；網絡線指系統中火災報警集中主機、從機、樓層顯示器之間的通訊總線。
相對于電源總線，回路總線和網絡總線壓降問題比較少。以回路總線為例：由于各個報警設備生產廠對這個問題都很重視，對于回路大負荷、回路線的長度、線徑都提出了明確要求。所以，只要滿足廠家的布線要求就行了。
線路壓降問題影響比較大的一般出現在電源總線中，這主要是由于電磁閥類聯動設備動作電流大造成的。
防火卷簾門、風機、水泵等都是通過中間繼電器來控制的。選用繼電器的阻值一般都在500歐姆以上，動作電流已經比回路總線中編址單元的工作電流大多了，可這不是產生壓降問題的主要原因。排煙閥、風口、氣體滅火啟動鋼瓶等電磁閥類聯動設備才是真正的“用電大戶”。電磁閥的阻值一般為36歐姆，動作電流約為0.65安培。這樣大的動作電流就足以使線路內阻形成很大的壓降。
下面舉幾個工程實例來說明線路壓降在工程中帶來的不良影響。
淮南XXXX工程，每層有2個排煙口，2個送風口，2個聲光報警器，1個強電切換，在火災確認后需要打開本層上下各一層的風口，至少應聯動12個風口。一個電磁閥阻值為36歐姆，光12個風口并聯在一起，電阻為3歐姆，該建筑樓高30層，每層層高3米，即垂直高度90米，根據該消防工程中采用的導線為2.5mm2 截面的銅芯線，根據R=ρL/s算出本工程采用2.5mm2 截面的銅芯線，其90米長時，電阻為0.714歐姆，由歐姆定律U設備=24/（3+0.714）*3=19.3V，而設備的啟動電壓為20V，這在沒有計算強切及聲光報警用電的情況下，設備已無法啟動。
淮南XXXX工程，消火栓系統采用干式系統，每個管道有一大電磁閥控制水流走向，若在控制器自動狀態時，有不同層消火栓同時報警，則不同層電磁閥同時動作，由于電流太大，連一個電磁閥也無法啟動，情況同上，由于線路壓降所至。
了解了線路壓降帶來的不良影響，那么怎樣才能有效地防止發生類似的問題呢？
1）對所控制設備實行分時控制
分時控制可以減少同一時間內所需要控制的設備數量，電磁閥等大電流設備只需脈沖信號，不需持續電源供電，這樣同一時間內外控設備數量減少了，并聯在電源總線上的負載就增大了，就可以減低線路內阻的影響，即使對聲光報警器等需持續電源的設備分時啟動也有效果，因設備的啟動電流較大，啟動后電流較小，也可緩解同一時間電流過大的問題。分時控制有兩種實現方法。一是軟件編程，利用火災報警器本身的輸出功能；二是硬件搭接，將同類外控設備通過其連鎖控制端子串聯起來，逐個驅動外控設備。
在前面的工程事例中，我們可以采取這樣的方法減少線路壓降，如每隔5秒驅動一個風閥；將所有送風口串聯，只用一個控制模塊控制，這樣在前一個送風口關閉之后，后面的送風口才動作。報警器在同時驅動的設備就大大減少了。
如果所有的外控設備都可以通過軟件編程的方法實現分時控制，那自然就不需要硬件搭接了，如我公司生產的依愛牌設備，功能很完善，在實際工程中，用此功能，基本能滿足5萬平米工程的需要，如合肥綠都商廈、天津津聯大廈等。但有的廠家控制器功能不太完善。控制影響控制器的運行速度。因此，硬件搭接也是我們要考慮的因素。
2）多設幾路DC24V電源總線的干線
在工程設計中就應該考慮到，多敷設幾路干線，可以減少線路中控制模塊的數量，從而減少接點電阻；并且可以避免一條電源總線繞來繞去，對減少線路長度有很大幫助。有相當一部分人員認為，在設備無法啟動或設備無法正常工作時，由于電源功率不夠引起，其實并非如此，大部分是由于線路壓降引起的，在這種情況下，采取上述方法，效果較佳。如青島溫哥華花園工程，使用了186個可燃氣體探測器，結果探測器不能正常工作，實際我公司的外控電源輸出電流是10A，完全滿足負荷，只是由于線路壓降引起，只有采取多設幾路電源線才能解決。后來采取多路布線后系統一切正常。
3）加大線徑
在設計中，有些設計人員比較容易忽視24V直流電源的供電線路的線徑，與用電設備的選型匹配問題——尤其值得注意的是各類電控風閥的控制線路的線徑大小。一些設計人員未注意該線路的線徑大小，也沒有考慮該線路上設備有多少，它們的瞬時動作電流有多大。而往往火災發生時，一系列聯動設備都應在相應的時間內打開或關閉。如果電源不能跟上，這些設備的動作繼電器無法正常工作，不但不能聯動有關滅火控制設備，而且會損壞設備，這個問題在聯動設備較多的地下室尤為突出。
下面，我們以一個簡單的例子算一下在標準層我們該選用多粗的電源線。比如在每個標準層有一個排煙風口，一個正壓風口，在火災確認后需要打開本層上下各一層的風口，至少應聯動6個風口。這些風口的標稱動作電流多在0.5~2安培不等，在實測時動作電流大多在1安培左右，故我們以保險起見，取1安培這個值，而風閥啟動電壓不能低于20V，由R線=（U-U閥）/I啟動=（24-20）/（6﹡1）=0.67，得出豎井中在標準層部分的直流電源的導線的電阻不應大于0.67。
假設樓高30層，每層層高3米，即垂直高度90米，那么根據我們消防中采用的導線為銅芯線，有R=ρL/s可以得知若采用2.5mm2 截面的銅芯線，其90米長時，電阻為0.714；采用4 mm2 截面的銅芯線，電阻為0.464。故我們采用4 mm2 以上的銅芯線。由此可見，平時我們只是估算是不準確的。地下室的聯動設備更多，我們應經過更詳細的計算后，才能確定電源線的線徑。
4）接線端焊接
這樣可以減少導線內阻和接點電阻。
5）現場放置DC24V電源箱
這是用來彌補工程的先天不足之處，屬無奈之舉。但是要注意兩點，一是現場供電AC220V必須是消防電源，二是在消防控制中心內可以實現打開、關閉電源。
火災報警設備從設備廠家出來，只是完成了步。就是質量再好的設備，它在以后的運行狀況也在很大程度上依賴于安裝質量。這要求我們在施工前要盡量考慮周全，施工中要保證質量。象線路壓降這樣的問題，如果我們在設計、施工、調試等各個環節都能考慮到，應該是可以避免的。
另外，現在不少廠家的模塊是需要供電的，有些是取主機的電源供電，有些是另外配電源供應箱。我個人認為應把外部設備的電源與模塊的電源分開，這樣比較能保證模塊的正常工作。由于先進設備的數字化程度較高其對電源的要求也高，要求電源的雜波小，以減少外部電源對系統的干擾。尤其是第三代數字系統，如模塊與外設用同一路電源供電，在聯動時，大電流瞬時低壓對系統與設備影響極大。
6）施工
施工時，也應文明施工，盡量保證線路安裝完好、可靠。首先，預埋時，要用鎖母做好管路與接線盒之間的連接并用護口保護，線盒等裸露部分應做好封堵；在穿線時，應將雜物清出線管，以免把導線的絕緣層割斷，甚至把導線芯也割斷，不知不覺中使得導線的截面又變小了。其次，應盡量減少接口，這不但是避免不必要的可能產生的故障，而且也是減小了接觸電阻。如果線路過長或有中間線，要選用合適的端子，保證接觸良好。
上述幾種方法，各有利弊，在實際工程中，針對不同情況，靈活應用各種降壓方法，才能即方便施工，又起到一定的效果。
#2系統線路對地問題
在系統編完程序時，把相應的總線、24V線、聯動線等接到控制器上時，系統運行不穩定，報故障的部件回路或地址不固定，這就是由于系統接地引起的，但用萬用表測量，往往很難測量出與地短路現象，主要由于在線路中加了總線隔離器，以及管件有懸空現象導致，這就是下面我們要討論的問題。
在系統調試時常遇到回路對地，結果比較難查。那么能不能盡量減少此類的麻煩呢？怎樣避免這類事情發生呢？
首先，在施工時，要施工單位正確地使用搖表來測試回路的線間電阻，金屬預埋管之間要接觸良好，只有在它們完全共地的情況下，搖表測出來的數據才是正確可靠的。施工時穿線要整條穿，只有在安裝時才將它截開，線頭要注意不能碰到墻、螺絲或接地體上。
其次，設備安裝上去后，再做一次測試。方法是：在回路線的一端接上24V（UA）直流電源，另一端斷開，再測試回路某處的電壓UB，如UB明顯小于UA時即表明線路上有接地，可將回路分成兩段，先測試一段，以確定此段是否發生對地。如此反復，逐漸縮小范圍，確定對地點，排除故障。
#3系統中不同總線之間的短路問題
在系統編完程序時，有時會發現在同一回路會多出一些設備，這種情況，一般由于不同回路總線短路引起，但用萬用表歐姆檔無法測量出，這主要由于線路中隔離器所致。輸出正極短路時，在控制室無法測量出，即使正極與地短路，也無法測量出，只有在現場才能測量出來。
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