论文部分内容阅读
【摘 要】在各类火灾中，因电气原因引起的火灾占有最高的比例，电气火灾监控系统可以实时监测潜在的电气火灾危险，对可能引起火灾的故障回路进行报警，将电气火灾的损失降到最低。本文介绍了电气火灾监控系统的组成和功能，研究了电气火灾监控系统在无锡地铁中应用方案，总结了电气火灾监控系统设计、施工中需注意的问题，为后续地铁电气火灾监控系统的设计和施工提供了参考依据。
【关键词】无锡地铁；电气火灾；探测器；整定值
引言
近年来，火灾事故时有发生，在所有的火灾中，电气火灾的比例最高，超过30%，且比例在逐年升高。
地铁作为人员密集场所，由于地铁位于地下，运行空间狭小，且电气设备密度大、负荷重，一旦发生火灾，将给遇险人员的安全疏散和消防员的抢险救生与火灾扑救带来很大的困难，严重影响市民的生命安全和国家财产安全。据统计，国内外地铁火灾中，因电气原因引起的火灾比例最大，达到37%[1][2]。
电气火灾监控系统可以实时监测潜在的电气火灾危险，对可能引起火灾的故障回路进行报警，以提醒运行维护人员及时进行检修处理。本文根据无锡地铁1、2号线电气火灾监控系统的设计和使用情况，对相关的技术问题和施工问题进行研究、总结，以期能为相关的设计或施工人员提供帮助和参考。
1电气火灾监控系统构成及功能
1.1系统构成
大型的电气火灾监控系统包括系统服务器（工作总站）、工作站、监控设备、探测器、互感器及各种连接线缆等组成[3]，如下图所示。一般情况下，不需要用到大型系统的，则可以取消服务器。
1.2系统功能
不同厂家生产的电气火灾监控系统功能有差异，但都具备以下主要功能。（1）泄露电流检测、报警功能。系统可以连续监视用电设备泄露电流的变化，为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全。（2）泄露电流预警值、报警值在线整定功能。系统可以针对每一个探测回路分别在线设定泄露电流预警值和报警值，并在监控主机上以不同颜色和声音提示用户。（3）历史数据管理和事件打印功能。所有实时采样数据、事件顺序记录及时间等均可保存到历史数据库。能够自定义需要查询的参数，查询的时间段或选择查询最近更新的记录数，并在打印机中打印出来。（4）用户权限管理功能。用户权限管理能够防止未经许可的操作，保障系统安全稳定运行，用户可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统维护管理提供可靠的安全保障。（5）通讯功能。系统具备通信接口，可利用通信技术构成监控系统，实现信息集中管理和上传，从而实现远程监控功能。
2电气火灾监控系统在地铁中的应用方案
2.1系统设置依据
根据《交通建筑电气设计规范》JGJ243-2011的规定，地铁地下车站火灾保护对象为一级，应设置电气火灾监控系统。在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008和《低压配电设计规范》GB50054-2011中，地铁地下车站宜设置电气火灾监控系统。地铁是人员密集场所，一般在执行规范时，均按较严格的执行。目前，全国各地地铁消防验收和专家评审中，也都要求设置电气火灾监控系统。
2.2系统设置范围
虽然规范中明确要求设置电气火灾监控系统，但对于系统的设置范围并没有明确说明。根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013的要求，电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则，宜设置在第一级配电柜（箱）的出线端；在供电线路泄漏电流大于500mA时，宜在其下一级配电柜（箱）设置[4]。结合地铁的特点及无锡地铁1、2号线中电气火灾监控系统的使用情况，建议在地铁地下车站以下部位设置电气火灾探测器。（1）变电所400V开关柜出线，不含变电所至环控柜的馈出线。考虑到变电所内馈出线比较集中，在变电所内设置探测器可以监控馈出电缆及末端设备的泄露电流情况。（2）环控电控柜内的风机馈出线。考虑到变电所至环控柜的馈出线电流较大，一般采用电缆多拼或者母线槽供电，且末端设备众多，泄露电流较大，正常情况下的泄露电流都超过300mA，因此，环控系统设备的泄露电流检测设置在环控电控柜内。
2.3系统整定值设置
考虑到地下车站内设备的使用环境差，部分区域潮湿，电缆和设备本身的泄露电流较大。《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013中明确要求电气火灾探测器报警值宜为300mA～500mA[4]，结合无锡地铁电气火灾监控系统调试和使用情况，建议按以下标准设置系统的整定值。
（1）系统预警电流整定值为300mA。当系统检测到某回路的泄漏电流值大于300mA时，系统处于预警状态并记录预警信息，预警指示灯闪烁，对应的预警回路改变颜色，同时闪烁，直到故障解除，泄露电流小于300mA为止。
（2）系统报警电流整定值为500mA。当系统检测到某回路的泄漏电流值大于500mA时，系统处于报警状态并记录报警信息，报警蜂鸣器响起，报警指示灯闪烁，对应的报警回路改变颜色，同时闪烁。值班人员可手动关闭报警蜂鸣器，但只有检修人员彻底解除故障，泄露电流小于300mA时，报警指示灯和报警回路闪烁才能停止。
2.4系统接口设计
考虑到目前的地铁都设置了综合监控系统，且综合监控系统在车控室设置有监视工作站，同时，综合监控系统也集成或互联了FAS、BAS、PSCADA、PIS等系统，因此，电气火灾监控系统直接与综合监控系统做通信接口，将故障信息和报警信息传给综合监控系统，并在车控室综合监控的工作站上显示。
3电气火灾监控系统设计、施工中注意的問题
3.1设计注意问题
根据无锡地铁1、2号线电气火灾监控系统实施的经验，在系统设计和产品选型上应注意以下问题。 （1）电气火灾监控系统只对故障回路进行检测、报警，不联动故障回路断路器跳闸。
（2）探测器应设置在各级断路器的下端。
（3）考虑到车控室的面积有限，电气火灾监控主机应选用壁挂式，在车控室内与火灾报警系统主机并排安装。
（4）电气火灾监控主机应能人工消除蜂鸣器报警音，在监控主机上可以对现场的探测器进行整定值设置和复位操作。
（5）400V开关柜、环控柜（或其他柜体）内的探测器，在设备生产的时候一定要预留探测器安装空间，并考虑好探测器的安装方式，有条件的情况下，应在设备出厂的时候将探测器安装好。
3.2施工注意问题
在施工过程中，由于多数地铁施工单位没有电气火灾监控系统的施工经验，导致现场出现较多的技术问题，总结下来由以下几个方面。
（1）各回路的A、B、C三个相线和N线均要穿过探测器，而PE线不能穿过探测器，否则系统检测的泄露电流偏小，不能准确反映线路或设备故障情况。
（2）因矿物绝缘电缆没有专门的PE线，一般是将矿物绝缘电缆的外壳（铜皮）当PE线使用，当馈线采用矿物绝缘电缆时，此时应避免矿物绝缘电缆的外壳穿过探测器。
（3）系统通信线缆与供电线缆同路径敷设时，通信线缆应选用带屏蔽层的线缆。
（4）施工时，应先安装探测器，再敷设柜内或箱内的电缆，最后将电缆接至馈线断路器。
4结束语
电气火灾监控系统是一种电气火灾的早期预警系统，当线路或设备发生故障时，能够及时检测出泄露电流变化，并准确的给出预警或报警信号。以便专业的电气检修人员及时排查电气火灾隐患，将电气火灾消灭在萌芽状态，将可能产生损失减少到最低限度。
对于地铁“以防为主”的安全理念，电气火灾监控系统能更好的体现出这种理念，在未来的地铁中，该系统将会得到更广泛的应用，对地铁的安全运行发挥更大的作用。
参考文献：
[1]付朝立.基于泄露电流监测的电气火灾报警系统在地铁中的应用[J].城市轨道交通研究.2014年第4期：122-124.
[2]刘浩江.地铁火灾的成因、预防和处置[J].现代城市轨道交通.2006年第5期：48-50.
[3]王鹏飞.电气火灾监控系统在深圳地铁中的应用.中国科技博览.2014第39期：269-270.
[4]GB50116-2013.火灾自动报警系统设计规范.中华人民共和国住房和城乡建设部.
作者简介：王德发（1983.2-），男，高级工程师，中铁第四勘察设计院集团有限公司电气化设计研究处，主要从事轨道交通低压配电、FAS、BAS、ACS的設计与研究工作。邮箱：[email protected]。
【关键词】无锡地铁；电气火灾；探测器；整定值
引言
近年来，火灾事故时有发生，在所有的火灾中，电气火灾的比例最高，超过30%，且比例在逐年升高。
地铁作为人员密集场所，由于地铁位于地下，运行空间狭小，且电气设备密度大、负荷重，一旦发生火灾，将给遇险人员的安全疏散和消防员的抢险救生与火灾扑救带来很大的困难，严重影响市民的生命安全和国家财产安全。据统计，国内外地铁火灾中，因电气原因引起的火灾比例最大，达到37%[1][2]。
电气火灾监控系统可以实时监测潜在的电气火灾危险，对可能引起火灾的故障回路进行报警，以提醒运行维护人员及时进行检修处理。本文根据无锡地铁1、2号线电气火灾监控系统的设计和使用情况，对相关的技术问题和施工问题进行研究、总结，以期能为相关的设计或施工人员提供帮助和参考。
1电气火灾监控系统构成及功能
1.1系统构成
大型的电气火灾监控系统包括系统服务器（工作总站）、工作站、监控设备、探测器、互感器及各种连接线缆等组成[3]，如下图所示。一般情况下，不需要用到大型系统的，则可以取消服务器。
1.2系统功能
不同厂家生产的电气火灾监控系统功能有差异，但都具备以下主要功能。（1）泄露电流检测、报警功能。系统可以连续监视用电设备泄露电流的变化，为配电设备的预防性维护提供依据，有效预防电气火灾的发生，保障用户财产的安全。（2）泄露电流预警值、报警值在线整定功能。系统可以针对每一个探测回路分别在线设定泄露电流预警值和报警值，并在监控主机上以不同颜色和声音提示用户。（3）历史数据管理和事件打印功能。所有实时采样数据、事件顺序记录及时间等均可保存到历史数据库。能够自定义需要查询的参数，查询的时间段或选择查询最近更新的记录数，并在打印机中打印出来。（4）用户权限管理功能。用户权限管理能够防止未经许可的操作，保障系统安全稳定运行，用户可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统维护管理提供可靠的安全保障。（5）通讯功能。系统具备通信接口，可利用通信技术构成监控系统，实现信息集中管理和上传，从而实现远程监控功能。
2电气火灾监控系统在地铁中的应用方案
2.1系统设置依据
根据《交通建筑电气设计规范》JGJ243-2011的规定，地铁地下车站火灾保护对象为一级，应设置电气火灾监控系统。在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008和《低压配电设计规范》GB50054-2011中，地铁地下车站宜设置电气火灾监控系统。地铁是人员密集场所，一般在执行规范时，均按较严格的执行。目前，全国各地地铁消防验收和专家评审中，也都要求设置电气火灾监控系统。
2.2系统设置范围
虽然规范中明确要求设置电气火灾监控系统，但对于系统的设置范围并没有明确说明。根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013的要求，电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则，宜设置在第一级配电柜（箱）的出线端；在供电线路泄漏电流大于500mA时，宜在其下一级配电柜（箱）设置[4]。结合地铁的特点及无锡地铁1、2号线中电气火灾监控系统的使用情况，建议在地铁地下车站以下部位设置电气火灾探测器。（1）变电所400V开关柜出线，不含变电所至环控柜的馈出线。考虑到变电所内馈出线比较集中，在变电所内设置探测器可以监控馈出电缆及末端设备的泄露电流情况。（2）环控电控柜内的风机馈出线。考虑到变电所至环控柜的馈出线电流较大，一般采用电缆多拼或者母线槽供电，且末端设备众多，泄露电流较大，正常情况下的泄露电流都超过300mA，因此，环控系统设备的泄露电流检测设置在环控电控柜内。
2.3系统整定值设置
考虑到地下车站内设备的使用环境差，部分区域潮湿，电缆和设备本身的泄露电流较大。《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013中明确要求电气火灾探测器报警值宜为300mA～500mA[4]，结合无锡地铁电气火灾监控系统调试和使用情况，建议按以下标准设置系统的整定值。
（1）系统预警电流整定值为300mA。当系统检测到某回路的泄漏电流值大于300mA时，系统处于预警状态并记录预警信息，预警指示灯闪烁，对应的预警回路改变颜色，同时闪烁，直到故障解除，泄露电流小于300mA为止。
（2）系统报警电流整定值为500mA。当系统检测到某回路的泄漏电流值大于500mA时，系统处于报警状态并记录报警信息，报警蜂鸣器响起，报警指示灯闪烁，对应的报警回路改变颜色，同时闪烁。值班人员可手动关闭报警蜂鸣器，但只有检修人员彻底解除故障，泄露电流小于300mA时，报警指示灯和报警回路闪烁才能停止。
2.4系统接口设计
考虑到目前的地铁都设置了综合监控系统，且综合监控系统在车控室设置有监视工作站，同时，综合监控系统也集成或互联了FAS、BAS、PSCADA、PIS等系统，因此，电气火灾监控系统直接与综合监控系统做通信接口，将故障信息和报警信息传给综合监控系统，并在车控室综合监控的工作站上显示。
3电气火灾监控系统设计、施工中注意的問题
3.1设计注意问题
根据无锡地铁1、2号线电气火灾监控系统实施的经验，在系统设计和产品选型上应注意以下问题。 （1）电气火灾监控系统只对故障回路进行检测、报警，不联动故障回路断路器跳闸。
（2）探测器应设置在各级断路器的下端。
（3）考虑到车控室的面积有限，电气火灾监控主机应选用壁挂式，在车控室内与火灾报警系统主机并排安装。
（4）电气火灾监控主机应能人工消除蜂鸣器报警音，在监控主机上可以对现场的探测器进行整定值设置和复位操作。
（5）400V开关柜、环控柜（或其他柜体）内的探测器，在设备生产的时候一定要预留探测器安装空间，并考虑好探测器的安装方式，有条件的情况下，应在设备出厂的时候将探测器安装好。
3.2施工注意问题
在施工过程中，由于多数地铁施工单位没有电气火灾监控系统的施工经验，导致现场出现较多的技术问题，总结下来由以下几个方面。
（1）各回路的A、B、C三个相线和N线均要穿过探测器，而PE线不能穿过探测器，否则系统检测的泄露电流偏小，不能准确反映线路或设备故障情况。
（2）因矿物绝缘电缆没有专门的PE线，一般是将矿物绝缘电缆的外壳（铜皮）当PE线使用，当馈线采用矿物绝缘电缆时，此时应避免矿物绝缘电缆的外壳穿过探测器。
（3）系统通信线缆与供电线缆同路径敷设时，通信线缆应选用带屏蔽层的线缆。
（4）施工时，应先安装探测器，再敷设柜内或箱内的电缆，最后将电缆接至馈线断路器。
4结束语
电气火灾监控系统是一种电气火灾的早期预警系统，当线路或设备发生故障时，能够及时检测出泄露电流变化，并准确的给出预警或报警信号。以便专业的电气检修人员及时排查电气火灾隐患，将电气火灾消灭在萌芽状态，将可能产生损失减少到最低限度。
对于地铁“以防为主”的安全理念，电气火灾监控系统能更好的体现出这种理念，在未来的地铁中，该系统将会得到更广泛的应用，对地铁的安全运行发挥更大的作用。
参考文献：
[1]付朝立.基于泄露电流监测的电气火灾报警系统在地铁中的应用[J].城市轨道交通研究.2014年第4期：122-124.
[2]刘浩江.地铁火灾的成因、预防和处置[J].现代城市轨道交通.2006年第5期：48-50.
[3]王鹏飞.电气火灾监控系统在深圳地铁中的应用.中国科技博览.2014第39期：269-270.
[4]GB50116-2013.火灾自动报警系统设计规范.中华人民共和国住房和城乡建设部.
作者简介：王德发（1983.2-），男，高级工程师，中铁第四勘察设计院集团有限公司电气化设计研究处，主要从事轨道交通低压配电、FAS、BAS、ACS的設计与研究工作。邮箱：[email protected]。