安科瑞 劉邁

　　摘要：以廈門軌道交通線路車站為例，分析地鐵車站設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的必要性,。結(jié)合已開通的線路,，分析該套系統(tǒng)在車站的運行情況，總結(jié)該系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中存在的問題,。通過探討存在問題的主要原因,，提出后續(xù)新建線路在建設(shè)過程中，設(shè)計需要把控的設(shè)計原則,，以及在施工過程中需要關(guān)注的施工問題,。

　　關(guān)鍵詞：軌道交通；電氣火災(zāi)；剩余電流,；末端探測器,；剩余電流值超標

　　0引言

　　據(jù)公安部消防局提供的2011年至2014年《中國火災(zāi)統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，由于電氣引發(fā)的火災(zāi)占到總數(shù)的30%-30.27%,，因此設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)對于提前預(yù)測火災(zāi)和及時對火災(zāi)進行報警,，減少人們生命財產(chǎn)損失，減少火災(zāi)的社會危害方面,，都能發(fā)揮不可忽視的作用,，成為減少電氣火災(zāi)的主要防范手段。

　　1地鐵車站設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

　　地鐵車站人員密集,，系統(tǒng)設(shè)備眾多,，各類電源設(shè)置錯綜復(fù)雜，設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的必要性,，建筑內(nèi)線路絕緣層的老化,，導(dǎo)體過載導(dǎo)致自身溫度升高、發(fā)熱等電氣故障均可能引起火災(zāi),。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)通過對導(dǎo)體的溫度和剩余電流的實時監(jiān)測,，提前判斷可能造成電氣火災(zāi)的隱患，給予告警信息,，提醒運營維護人員排查電氣故障,，從根源上防止電氣火災(zāi)的發(fā)生,。

　　《民用建筑電氣設(shè)計標準》（GB51348-2019）中13.2.2條8款要求“城市軌道交通,、一類交通隧道工程的非消防負荷的配電回路應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)"?！督煌ńㄖ姎庠O(shè)計規(guī)范》（JGJ243-2011）中14.3.2明確“火災(zāi)自動報警系統(tǒng)保護對象分級為一級的交通建筑配電線路,應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)",。《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2013）中19.1.2條款中“地下車站,、區(qū)間隧道和控制的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的保護對象分級為一級",。上述相關(guān)規(guī)范已經(jīng)對地鐵車站內(nèi)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)做出明確要求。

　　2地鐵車站電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置原則

　　地鐵車站的末端設(shè)備按其功能及重要性,，可分為影響行車的設(shè)備,、影響客運服務(wù)的設(shè)備以及消防設(shè)施設(shè)備，大部分設(shè)備均比較重要,。為了保證車站電源供電的穩(wěn)定,、可靠，動力配電系統(tǒng)所采用的配電方式為放射式,，且多數(shù)設(shè)備均為一級配電,，設(shè)備的電源直接取自車站400V降壓變電所,。采用一級配電方式的設(shè)備主要有車站主廢水泵,、區(qū)間廢水泵、站臺門電源、民用通信設(shè)備,、自動售檢票設(shè)備、公安通信設(shè)備,、信號電源,、站廳/站臺公共區(qū)一般照明、設(shè)備區(qū)工作照明,、冷水機組,、垂梯、消防電源設(shè)備（氣瓶間氣滅系統(tǒng)電源,、消防水泵,、應(yīng)急照明（EPS設(shè)備）、兼疏散自動扶梯）等,、檢修電源,、廣告照明箱等。采用二級配電的設(shè)備主要通過小動力箱進行電源整合,，再配電至末端設(shè)備,。如一級負荷小動力箱供風(fēng)亭潛污泵、人防門控制,、安檢設(shè)備,、電動蝶閥等動力設(shè)備配電；二級負荷小動力箱供多聯(lián)機系統(tǒng),、風(fēng)機震動檢測裝置,、等設(shè)備配電；三級負荷小動力箱供插座,、自動fan賣機等設(shè)備配電,。除了由市電直接供電的設(shè)備外，地鐵車站內(nèi)針對影響行車的設(shè)備,，需提供不間斷電源作為后備措施,，這些設(shè)備通過整合UPS電源集中配電，主要有綜合監(jiān)控系統(tǒng),、通信,、BAS、FAS,、AFC,、PIS等系統(tǒng)電源，其中整合UPS電源的市電直接取自車站降壓變電所,。

　　除上述設(shè)備外,，地鐵車站用電負荷較大的設(shè)備主要為通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備,，為了便于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各個設(shè)備間的聯(lián)動控制，集中設(shè)置了環(huán)控電控柜,，該配電柜為整座車站的空調(diào)設(shè)備配電,。環(huán)控電控柜的電源取自車站400V降壓變電所。根據(jù)該系統(tǒng)末端負荷用電的可靠性要求,，分為一級負荷,、二級負荷、三級負荷,。其中一級負荷主要包括隧道風(fēng)機,、排熱風(fēng)機、射流風(fēng)機,、排煙風(fēng)機,、補風(fēng)機、加壓送風(fēng)機及其配套的電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥等,；二級負荷主要包括組合式空調(diào)機組,、回排風(fēng)機、新風(fēng)機及其配套的電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥等,；三級負荷主要包括水系統(tǒng)設(shè)備等,。

　　根據(jù)車站供配電系統(tǒng)的設(shè)置方案及負荷設(shè)置情況，每座地鐵車站內(nèi)均設(shè)置一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要由電氣火災(zāi)監(jiān)控主機,、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器組成,。電氣火災(zāi)監(jiān)控主機設(shè)置在車站控制室,，探測器應(yīng)用于400V降壓變電所內(nèi)低壓柜進線處、母聯(lián)柜處,、饋線處,，環(huán)控電控柜饋線處。其中400V低壓柜的進線處和母聯(lián)柜處采用測溫式探測器,。其余饋線回路以及環(huán)控電控柜處均采用剩余電流式探測器。各探測器通過總線將現(xiàn)場回路的實時信息上傳到電氣火災(zāi)監(jiān)控主機,，監(jiān)控主機將收集到的現(xiàn)場信息同步顯示,，對漏電流、溫度越限的回路以及故障回路發(fā)出聲光報警,，并對報警記錄進行保存,，以備查詢車站中所采用的探測器，其報警設(shè)定閾值根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116-2013）9.2.3條規(guī)范要求,，均設(shè)置為500mA,。

　　3地鐵車站電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況

　　現(xiàn)場經(jīng)過一段時間運行后，暴露出的問題突出，主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的誤報率高,。監(jiān)控系統(tǒng)主機常出現(xiàn)報警信息,，主要提示為某回路報警值超標。根據(jù)監(jiān)控主機所導(dǎo)出的數(shù)據(jù)來看,，報警值超標的報警回路均為設(shè)置剩余電流探測器所在回路,，主要存在400V低壓柜出線回路，如照明總配電箱,、整合UPS電源,、EPS電源、信號電源,、站臺門設(shè)備電源,、電扶梯、環(huán)控電控柜總進線等,；環(huán)控電控柜報警回路主要為電動風(fēng)閥總開關(guān)(供多個風(fēng)閥的配電回路),。表1電氣火災(zāi)報警系統(tǒng)報警回路清單為線路開通初期，該套系統(tǒng)導(dǎo)出的部分報警回路清單,。在新開通運營的線路車站中,，所敷設(shè)的電源線路、設(shè)備等存在絕緣性能下降的可能性較低,，大量回路出現(xiàn)此類報警信息,，影響了設(shè)置該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)隱患的初衷，無法實現(xiàn)的火災(zāi)預(yù)警功能,。

4主要存在的問題與分析

　　該車站的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用組合式火災(zāi)監(jiān)控探測器,，主要部件包含剩余電流互感器、溫度傳感器和探測器主體,，

　　系統(tǒng)檢測剩余電流主要通過剩余電流互感器檢測通過的剩余電流實現(xiàn),，其工作原理主要運用基爾霍夫電流定律。即在正常情況下,，電路中沒有發(fā)生人身電擊,、設(shè)備漏電及接地故障時，剩余電流互感器中通過的一次側(cè)電路中的電流矢量和應(yīng)等于零,。設(shè)計給與允許剩余電流值范圍,，主要出于對設(shè)備本身存在的剩余電流考慮。

　　系統(tǒng)主機報警主要存在兩種現(xiàn)象:一是,，報警信息持續(xù)存在,，主機復(fù)位后無法清除；二是,，報警信息間歇性出現(xiàn),，此類信息在主機進行復(fù)位后可清除,，但在設(shè)備下一次啟動時會再次出現(xiàn)。

　　針對二種情況,，在對系統(tǒng)的監(jiān)測漏電報警的時長進行設(shè)置后,，延長報警時間，問題得以改善,。主要是因為部分電機回路,，存在啟動電流大的情況，在啟動的瞬間,，出現(xiàn)剩余電流值超標報警,，在電機啟動正常運行后，報警消失,，故此類問題通過對系統(tǒng)的參數(shù)值進行設(shè)置,，可以得到解決。

　　下面針對一類持續(xù)存在報警的回路進行分析,。通過對現(xiàn)場存在剩余電流值超標報警的回路進行逐一排查,，剩余電流值超設(shè)計范圍的主要原因有:

　　(1)安裝未滿足產(chǎn)品要求，出現(xiàn)接線錯誤,，導(dǎo)致報警值超標,。發(fā)現(xiàn)*多的是以下情況，剩余電流互感器的穿線原則未根據(jù)廠家要求進行,。應(yīng)遵循的穿線原則是:A,、B、C三相線與N線需一起穿過互感器,，且方向應(yīng)一致?，F(xiàn)場安裝時出現(xiàn)N線未通過剩余電流互感器或N線反向通過剩余電流互感器，則電流矢量和將很大,，所檢測出的剩余電流值將超出設(shè)定值,。

　　(2)配電箱內(nèi)N線與PE線混接。正常情況下,，流經(jīng)負載端中性線的不平衡電流,、諧波電流經(jīng)系統(tǒng)PE線流至系統(tǒng)接地點，被探測器誤識別為剩余電流,，導(dǎo)致剩余電流超過設(shè)定值,，產(chǎn)生報警現(xiàn)象。

　　(3)對于雙電源供電回路且只使用3P雙電源開關(guān)(兩路N線并接)時,，當剩余電流對兩個回路單獨監(jiān)測時會發(fā)生報警，原因是在線路正常使用過程中,，N線電流會分別從兩個N線分流,，這樣系統(tǒng)則會監(jiān)測出漏電流值,。

　　(4)交直流屏、EPS設(shè)備,、UPS整合電源,、站臺門電源等設(shè)備柜內(nèi)含有整流模塊、逆變模塊,、濾波電容等,，設(shè)備運行時存在諧波及放電現(xiàn)象，負載端不平衡電流流經(jīng)市電進線的中性線,，設(shè)備本身存在的固有漏電流被探測器誤識別為可能存在火災(zāi)隱患的剩余電流,，產(chǎn)生報警現(xiàn)場

　　(5)電扶梯電源，因車站內(nèi)電扶梯均采用變頻設(shè)備,，變頻器在運行時,，整流輸入電路時產(chǎn)生高次諧波，高次諧波使輸入電源的電壓波形和電流波形發(fā)生畸變,，通過電流互感器監(jiān)測出的剩余電流值便大于系統(tǒng)設(shè)定值,。

　　(6)多回路疊加造成的漏電流超標。主要出現(xiàn)在照明總箱,，供照明總箱電源的出線回路中設(shè)置了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的探測器,，探測器所監(jiān)測的剩余電流值超過了系統(tǒng)設(shè)定值。而實際上,，通過對配電總箱各個分支路進行檢測,，每個分支回路的剩余電流值均在100mA左右，均未超過設(shè)定范圍值,。故多個回路累加后,，總剩余電流值超出設(shè)定值。

　　,，致使電氣火災(zāi)報警系統(tǒng)主機發(fā)生報警的：主要因素有：一,，設(shè)備本身的運行，通過目前剩余電流值的采集方式,，所監(jiān)測出的值本身已超過規(guī)范要求值,，說明此類回路采用剩余電流報警探測器存在值得優(yōu)化的地方。二,，現(xiàn)場施工接線問題,，未按廠家要求進行穿線、N線,、地線誤接等,，均可能造成系統(tǒng)主機誤報警。

　　5優(yōu)化提升措施

　　為了降低電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的誤報率,，后續(xù)新建線路中,，在設(shè)計階段做了提升優(yōu)化,，主要總結(jié)為以下幾個原則：

　　一是，根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116—2013)“9.2.2剩余電流式電氣火監(jiān)控探測器不宜設(shè)置在IT系統(tǒng)的配電線路和消防配電線路中",，?民用建筑電氣設(shè)計標準?(GB51348—2019)TN-C-S系統(tǒng),、TN-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)種的非消防負荷的配電回路中設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)時。根據(jù)這兩條規(guī)范要求,，后續(xù)取消消防回路的電氣火災(zāi)探測器,。主要取消的回路由消防泵、氣體滅火電源,、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)電源,、消防風(fēng)機、應(yīng)急電源,、應(yīng)急照明切換箱等,。此做法從一定程度上減少了此套系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

　　二是,，在400V柜饋線回路中已設(shè)置的回路,，在下一級進線電源處不再重復(fù)設(shè)置，避免了對同個回路設(shè)置多重報警探測,。

　　三是,，在一些不適用設(shè)置剩余電流探測器的回路中(電源設(shè)備、變頻設(shè)備回路等),，將原來剩余電流探測器改為測溫式,。如UPS整合電源、民用通信電源,、公安通信電源,、信號電源、站臺門電源,、冷水機組電源,、電扶梯電源等。

　　在施工階段,，現(xiàn)場應(yīng)嚴格根據(jù)施工規(guī)范的相關(guān)要求,，進行接線，切勿出現(xiàn)N線,、PE線混接的情況,。在線纜敷設(shè)過程中，應(yīng)主要保護成品,，避免絕緣層受損,。在進行電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的安裝時，應(yīng)根據(jù)各個產(chǎn)品的安裝要求，由廠家指導(dǎo),，規(guī)范安裝,。

　　針對目前市場上主流的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品,，廠家應(yīng)考慮對進行設(shè)備進行升級改造,，如采用更可靠的傳感器、更高效的控制器等,。優(yōu)化電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的算法,，以提高系統(tǒng)的識別準確率和誤報率，并增加系統(tǒng)的自主學(xué)習(xí)功能和糾偏能力,，以提高電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的準確性,。

　　6安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

　　6.1概述

　　Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng),，已通過消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗的消防電子產(chǎn)品試驗認證,，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行,，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用,。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流,、過電壓,、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報警,，當必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流,、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享,。

　　6.2應(yīng)用場合

　　適用于智能樓宇,、高層公寓、賓館,、飯店,、商廈、工礦企業(yè),、重點消防單位以及石油化工,、文教衛(wèi)生、金融,、電信等領(lǐng)域,。

　　6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

　　監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息,，報警時發(fā)出聲,、光報警信號，同時設(shè)備上紅色“報警"指示燈亮,，顯示屏指示報警部位及報警類型,，記錄報警時間,，聲光報警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位"按鈕或觸摸屏的“復(fù)位"按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復(fù)位,。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除,。

　　當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合,，用于控制被保護電路或其他設(shè)備,，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放,。

　　通訊故障報警：當監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時,，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)備上的黃色“故障"指示燈亮,，并發(fā)出故障報警聲音,。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息,，可進入相應(yīng)的界面查看詳細信息并可解除報警聲響,。

　　當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊,、電源故障時,，將報警部位、故障信息,、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中,，當報警解除、排除故障時,，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,。

6.5配置方案

7結(jié)束語

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的運行效果與設(shè)計方案,、施工工藝標準息息相關(guān)。目前廈門地鐵電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用過程中檢測到各回路剩余電流偏大的主要是系統(tǒng)設(shè)計,、施工接線不合理因素居多,，非線路或設(shè)備發(fā)生漏電存在火災(zāi)隱患。故在后續(xù)新建的線路中,，應(yīng)該從設(shè)計方案,、施工過程等各個環(huán)節(jié)全面考慮，避免電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置出現(xiàn)誤報警情況,。

　　針對火災(zāi),，城市軌道交通遵循“以預(yù)防為主"的安全理念，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的“先期預(yù)報警"特性與安全理念契合。在未來的城市軌道交通中,，該系統(tǒng)將會得到更加廣泛的應(yīng)用,。本文結(jié)合廈門地鐵電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用情況，對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案,、設(shè)備組成,、施工等過程中出現(xiàn)的問題進行簡單的分析，希望能為今后的新建線路提供一些思考和優(yōu)化方向,。

　　參考文獻

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