程瑜
安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801
摘要：結(jié)合某地鐵某1、2號(hào)線中電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)營(yíng)等情況，闡述城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案，主要包括系統(tǒng)設(shè)置范圍的變電所某400V某柜及環(huán)控電控柜出線；系統(tǒng)預(yù)警和報(bào)警整定值300mA和500mA;系統(tǒng)直接與綜合監(jiān)控系統(tǒng)做通信接口等。另外，還指出城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，主要包括在設(shè)計(jì)中只對(duì)故障回路進(jìn)行檢測(cè)、報(bào)警而不聯(lián)動(dòng)故障回路斷路器跳閘，建議選擇一體式監(jiān)控探測(cè)器并且事先預(yù)留安裝位置等；在施工中N線需穿過(guò)探測(cè)器，而PE線則不能穿過(guò)探測(cè)器等，為后續(xù)城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工提供參考。
關(guān)鍵詞:城市軌道交通；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；泄漏電流；探測(cè)器；整定值
1.泄漏電流引發(fā)電氣火災(zāi)的原因
一般情況下，交流供電電纜的泄漏電流產(chǎn)生有兩個(gè)原因，一是電纜與地之間存在電容，二是電纜與地之間的絕緣電阻并非無(wú)窮大。當(dāng)交流電源電壓為V,頻率為f,電纜對(duì)地電阻為R,電纜電容為C時(shí)，電纜的泄漏電流可以表示為1=V/(R+1/2πfC)由此可知，電纜對(duì)地電阻R越大，對(duì)地電容C越小，則泄漏電流越小。然而，電纜的對(duì)地電容與電纜結(jié)構(gòu)及敷設(shè)方式有關(guān)，且電容引起的泄漏電流較小，因此泄漏電流主要取決于對(duì)地電阻。當(dāng)電纜受損或老化，對(duì)地絕緣電阻下降，加之現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境潮濕時(shí)，電纜的泄漏電流就會(huì)顯著增加。研究表明，當(dāng)泄漏電流達(dá)到300mA時(shí)，就可能形成電弧，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)事故。合理設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)電纜泄漏電流進(jìn)行早期預(yù)警，則可以提前發(fā)現(xiàn)和消除火災(zāi)隱患。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種新型綜合系統(tǒng)，它可以對(duì)泄漏電流進(jìn)行早期的監(jiān)控和報(bào)警。該系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用近幾年才開(kāi)始，大部分還處于設(shè)計(jì)或招標(biāo)階段，因此具有重要研究?jī)r(jià)值。
2.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理及功能
2.1某監(jiān)控報(bào)警原理
電流互感器檢測(cè)到的泄漏電流五，經(jīng)電氣火災(zāi)探測(cè)器A/D轉(zhuǎn)換，變換為數(shù)字量，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理后由通信線上傳至監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)將該泄漏電流與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較，從而判定泄漏電流是否達(dá)到預(yù)警、報(bào)警條件。當(dāng)泄漏電流達(dá)到預(yù)警、報(bào)警條件時(shí)，監(jiān)控主機(jī)發(fā)出聲音，將泄漏電流超標(biāo)的回路在監(jiān)視器上以不同顏色予以標(biāo)示，并將相關(guān)的報(bào)警回路編號(hào)、泄漏電流值、報(bào)警時(shí)間等信息記錄在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員根據(jù)系統(tǒng)提示，對(duì)該回路進(jìn)行及時(shí)的檢修維護(hù)，確保泄漏電流回到預(yù)警值以下。
2.2某系統(tǒng)功能
不同廠家生產(chǎn)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能有差異，但都具備以下主要功能：泄漏電流檢測(cè)、報(bào)警功能；泄漏電流預(yù)警值、報(bào)警值在線整定功能；歷史數(shù)據(jù)管理和事件打印功能；用戶權(quán)限管理功能；通信功能?？傊?，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泄漏電流、實(shí)時(shí)預(yù)防和報(bào)告電氣火災(zāi)事故，在不同的城市軌道交通中應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。
3.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通的應(yīng)用
3.1設(shè)置依據(jù)和范圍
根據(jù)JCJ243—2011《交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，城市軌道交通地下車站火災(zāi)保護(hù)對(duì)象為一級(jí)，應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。在JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，城市軌道交通地下車站宜設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。目前，在全國(guó)各地城市軌道交通消防驗(yàn)收和專家評(píng)審中，也都要求設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置部位，各規(guī)范的要求也不一致。根據(jù)GB50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)以設(shè)置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則，宜設(shè)置在第一級(jí)配電柜(箱)的出線端；在供電線路泄漏電流大于500mA時(shí)，宜在其下一級(jí)配電柜(箱)中設(shè)置。而JGJ243—2011《交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中則要求，除消防動(dòng)力配電回路外，其他電力、照明區(qū)域或樓層配電箱電源進(jìn)線處應(yīng)設(shè)置防電氣火災(zāi)的剩余電流動(dòng)作報(bào)警器。結(jié)合某地鐵1、2號(hào)線中電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)和使用情況，建議在城市軌道交通地下車站以下部位設(shè)置電氣火災(zāi)探測(cè)器(或泄漏電流互感器)
1)變電所400V開(kāi)關(guān)柜出線，不含變電所至環(huán)控柜的饋出線。考慮到變電所內(nèi)饋出線比較集中，在變電所內(nèi)設(shè)置探測(cè)器可以監(jiān)控饋出電纜及末端設(shè)備的泄漏電流情況；
2）環(huán)控電控柜內(nèi)的風(fēng)機(jī)饋出線?？紤]到變電所至環(huán)控柜的饋出線電流較大，一般采用電纜多拼或者母線槽供電，且末端設(shè)備眾多，泄漏電流較大，正常情況下的泄漏電流都超過(guò)300mA,因此，環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備的泄漏電流檢測(cè)設(shè)置在環(huán)控電控柜內(nèi)。
3.2整定值設(shè)置
考慮到地下車站內(nèi)設(shè)備的使用環(huán)境差，部分區(qū)域潮濕，電纜和設(shè)備本身的泄漏電流較大等因素，在GB50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確要求電氣火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警值宜為300～500mA,筆者結(jié)合某地鐵1、2號(hào)線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用情況，建議按以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置系統(tǒng)的整定值。
1)系統(tǒng)預(yù)警電流整定值為300mA。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某回路的泄漏電流值大于300mA時(shí)，系統(tǒng)處于預(yù)警狀態(tài)并記錄預(yù)警信息，預(yù)警指示燈閃爍，對(duì)應(yīng)的預(yù)警回路改變顏色，同時(shí)閃爍，直到故障解除，泄漏電流小于300mA為止。
2)系統(tǒng)報(bào)警電流整定值為500mA。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某回路的泄漏電流值大于500mA時(shí)，系統(tǒng)處于報(bào)警狀態(tài)并記錄報(bào)警信息，報(bào)警蜂鳴器響起，報(bào)警指示燈閃爍，對(duì)應(yīng)的報(bào)警回路改變顏色，同時(shí)閃爍。值班人員可手動(dòng)關(guān)閉報(bào)警蜂鳴器，但只有當(dāng)檢修人員徹底解除故障，泄漏電流小于300mA時(shí)，報(bào)警指示燈和報(bào)警回路閃爍才能停止。
3.3某接口設(shè)計(jì)
GB50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，在設(shè)置消防控制室(地鐵車站內(nèi)即為車控室)的場(chǎng)所，電氣火災(zāi)監(jiān)控器的報(bào)警信息和故障信息應(yīng)在消防控制室圖形顯示裝置或有集中控制功能的火災(zāi)報(bào)警控制器上顯示?？紤]到目前的城市軌道交通都設(shè)置了綜合監(jiān)控系統(tǒng)，且綜合監(jiān)控系統(tǒng)在車控室設(shè)置有監(jiān)視工作站，同時(shí)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)也集成或互聯(lián)了FAS(火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng))、BAS(環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))、SCADA(電力監(jiān)控系統(tǒng))、PIS(乘客信息系統(tǒng))等系統(tǒng)，因此，建議電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)直接與綜合監(jiān)控系統(tǒng)做通信接口，將故障信息和報(bào)警信息傳給綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并在車控室綜合監(jiān)控系統(tǒng)的工作站上顯示。
4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工中注意的問(wèn)題
4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意問(wèn)題
根據(jù)某地鐵1、2號(hào)線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試及運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品選型上應(yīng)注意以下問(wèn)題：
1)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)只對(duì)故障回路進(jìn)行檢測(cè)、報(bào)警，不聯(lián)動(dòng)故障回路斷路器跳閘；
2)探測(cè)器應(yīng)設(shè)置在斷路器的下端；
3)考慮到車控室的面積有限，電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)應(yīng)選用壁掛式，在車控室內(nèi)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)并排安裝；
4)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器選擇一體式監(jiān)控探測(cè)器，將監(jiān)控報(bào)警功能與剩余電流傳感探測(cè)功能一體化。由于城市軌道交通設(shè)備繁多、電磁環(huán)境復(fù)雜，一體式監(jiān)控探測(cè)器可以有效避免電磁干擾引起的測(cè)量誤差；
5)電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)應(yīng)能人工消除蜂鳴器報(bào)警音，在監(jiān)控主機(jī)上可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)器進(jìn)行整定值設(shè)置和復(fù)位操作；
6)400V開(kāi)關(guān)柜、環(huán)控柜(或其他柜體)內(nèi)的探測(cè)器，在設(shè)備生產(chǎn)的時(shí)候一定要預(yù)留探測(cè)器安裝空間，并考慮探測(cè)器的安裝方式，有條件的情況下，應(yīng)在設(shè)備出廠的時(shí)候?qū)⑻綔y(cè)器安裝好。
4.2某系統(tǒng)施工注意問(wèn)題
在施工過(guò)程中，由于多數(shù)軌道交通施工單位沒(méi)有電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的施工經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)較多的技術(shù)問(wèn)題，主要有以下幾方面：
1)各回路的L1、L2、L3三個(gè)相線和N線均要穿過(guò)探測(cè)器(或互感器),而PE線不能穿過(guò)探測(cè)器(或互感器),否則系統(tǒng)檢測(cè)的泄漏電流偏小，不能準(zhǔn)確反映線路或設(shè)備的故障情況。對(duì)于單相供電的設(shè)備，相線和N線穿過(guò)探測(cè)器(或互感器),PE線則不能穿過(guò)探測(cè)器(或互感器);
2)因礦物絕緣電纜沒(méi)有專門的PE線，一般將礦物絕緣電纜的外殼(銅皮)當(dāng)PE線使用，此時(shí)應(yīng)避免礦物絕緣電纜的外殼穿過(guò)探測(cè)器(或互感器);
3)系統(tǒng)通信線纜與供電線纜同路徑敷設(shè)時(shí)，通信線纜應(yīng)選用帶屏蔽層的線纜；
4)施工時(shí)，應(yīng)先安裝探測(cè)器(或互感器),再敷設(shè)柜內(nèi)或箱內(nèi)的電纜，最后將電纜接至饋線斷路器，施工順序錯(cuò)誤將導(dǎo)致返工，并可能出現(xiàn)電纜不夠長(zhǎng)的問(wèn)題。
5.安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
5.1某概述
Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，已通過(guò)國(guó)家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的消防電子產(chǎn)品試驗(yàn)認(rèn)證，并且均通過(guò)嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗(yàn)，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運(yùn)行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國(guó)得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號(hào)的采集與監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報(bào)警，當(dāng)必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測(cè)到剩余電流、溫度和故障電弧等超標(biāo)的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)或火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。
5.2某應(yīng)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(guó)家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
5.3某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4某系統(tǒng)功能
1）監(jiān)控設(shè)備能接收多臺(tái)探測(cè)器的剩余電流、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警”指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠(yuǎn)程對(duì)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對(duì)于聲音報(bào)警信號(hào)也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動(dòng)消除。

2）當(dāng)被監(jiān)測(cè)回路報(bào)警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報(bào)警消除后，控制輸出繼電器釋放。
3）通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺(tái)探測(cè)器之間發(fā)生通訊故障或探測(cè)器本身發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測(cè)器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。

4）當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

5.5某配置方案

6.結(jié)束語(yǔ)
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種電氣火災(zāi)的早期預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)檢測(cè)出泄漏電流變化，并準(zhǔn)確地給出預(yù)警或報(bào)警信號(hào)，將電氣火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)?，F(xiàn)代城市軌道交通遵循“以防為主”的安全設(shè)計(jì)理念，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠盡早地發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)安全隱患，更好地體現(xiàn)出這種設(shè)計(jì)理念。在未來(lái)的城市軌道交通中，該系統(tǒng)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用，對(duì)軌道交通的安全運(yùn)行發(fā)揮重要的作用。
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作者簡(jiǎn)介：程瑜，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橛秒姲踩芾淼难邪l(fā)與應(yīng)用

審核編輯 黃宇