淺談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：地鐵施工不規(guī)范、線(xiàn)路老化、超負(fù)荷使用大功率電器等多種因素的影響，極易引發(fā)電氣火災(zāi)，采用先進(jìn)的智能監(jiān)控手段加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)施設(shè)備的監(jiān)控已成為必然趨勢(shì)。本文簡(jiǎn)單介紹電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，提出在地鐵車(chē)站應(yīng)用中幾點(diǎn)問(wèn)題并進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)；剩余電流；探測(cè)器；地鐵

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市化的快速發(fā)展，城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)里程不斷增加，現(xiàn)代化電氣設(shè)備大規(guī)模投入使用，電氣逐漸成為地鐵運(yùn)營(yíng)單位關(guān)注的重點(diǎn)，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用能夠提供早期預(yù)警，避免或減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)安裝的必要性

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全社會(huì)用電量68449億千瓦時(shí)，相比2009年增加了89.89%，用電量大幅度增加的同時(shí)，我國(guó)火災(zāi)發(fā)生率也在升高，2018年全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)23.7萬(wàn)起，亡1407人，傷798人，直接財(cái)產(chǎn)損失36.75億元，同2009年相比，起數(shù)增加86.61%，亡人上升30.76%，傷人上升37.59%，損失上升178.41%。從引發(fā)火災(zāi)的直接原因來(lái)看，2018年因電線(xiàn)短路、過(guò)負(fù)荷及電氣設(shè)備故障等違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)占總數(shù)的34.6%，67起較大火災(zāi)中，37起為電氣引起；4起重大火災(zāi)中，3起為電氣引起，電氣火災(zāi)已占火災(zāi)起因。

火災(zāi)發(fā)生數(shù)量大幅度的增加，尤其是電氣火災(zāi)劇增，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失。電氣火災(zāi)的發(fā)生是由多方面因素造成的，如：安裝或接線(xiàn)不當(dāng)造成相間短路、設(shè)備或線(xiàn)路潮濕導(dǎo)致相間短路、設(shè)計(jì)不當(dāng)或電氣故障導(dǎo)致電氣線(xiàn)路載流量遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值、機(jī)械損傷或絕緣老化造成線(xiàn)路漏流等，均有可能引發(fā)電氣火災(zāi)。

2剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要構(gòu)成

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要由電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、溫度傳感器、隔離器及電氣火災(zāi)監(jiān)控圖形顯示系統(tǒng)等設(shè)備構(gòu)成。

電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)主要為探測(cè)總線(xiàn)通信線(xiàn)路供電，同時(shí)能接收探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)，指示報(bào)警部位，記錄并保存報(bào)警信息的裝置。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器能夠檢測(cè)配出供電線(xiàn)路的剩余電流，當(dāng)剩余電流達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，通過(guò)總線(xiàn)將報(bào)警信息傳送給電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

隔離器是保護(hù)系統(tǒng)總線(xiàn)正常工作的重要設(shè)備，當(dāng)總線(xiàn)發(fā)生超過(guò)隔離器動(dòng)作電流或總線(xiàn)短路故障時(shí)，隔離器動(dòng)作切斷短路故障所在的總線(xiàn)支路，從而保護(hù)系統(tǒng)其他部分正常運(yùn)行。

電氣火災(zāi)監(jiān)控圖形顯示系統(tǒng)是圖形顯示裝置，采用大屏幕圖形化顯示整個(gè)供電線(xiàn)路供電狀況、供電線(xiàn)路剩余電流數(shù)值、報(bào)警故障信息、歷史事件記錄等各種信息。

3電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

剩余電流式探測(cè)器核心為零序電流互感器，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，將三相線(xiàn)A、B、C與中性線(xiàn)N一起穿過(guò)零序電流互感器，通過(guò)檢測(cè)三相的電流矢量和，即零序電流。正常情況下，線(xiàn)路與電氣設(shè)備各相電流的矢量和等于零，故障電流使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，二次側(cè)繞組感應(yīng)電壓并輸出電壓信號(hào)，從而測(cè)出剩余電流。考慮電氣線(xiàn)路的不平衡電流、線(xiàn)路和電氣設(shè)備正常的泄漏電流，實(shí)際的電氣線(xiàn)路都存在正常的剩余電流，只有檢測(cè)到剩余電流達(dá)到報(bào)警值時(shí)才報(bào)警。

電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)與多個(gè)剩余電流式探測(cè)器通過(guò)二總線(xiàn)連接，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)向探測(cè)器發(fā)出巡檢命令，接收探測(cè)器的狀態(tài)信息，當(dāng)電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)監(jiān)測(cè)到異常信息時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警并顯示相應(yīng)信息和信息類(lèi)型。電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)還可以連接圖形顯示系統(tǒng)，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息以圖形化形式顯示，并可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的保存、存儲(chǔ)和查詢(xún)功能。

4電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

地鐵車(chē)站作為人員密集場(chǎng)所，大量電氣設(shè)備的使用給人們帶來(lái)便利的同時(shí)也帶來(lái)了火災(zāi)隱患，因此電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用成為必然趨勢(shì)。以南京地鐵為例，南京地鐵在最近幾年新開(kāi)通的四號(hào)線(xiàn)、寧和線(xiàn)、寧溧線(xiàn)及寧高線(xiàn)采用了SRUF-8000(Ⅱ)型號(hào)的電氣火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)控主機(jī)安裝在消防控制室或0.4KV開(kāi)關(guān)柜室內(nèi)，采用RS485方式與FAS主機(jī)進(jìn)行通訊，將報(bào)警信號(hào)傳輸至南京地鐵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。探測(cè)終端設(shè)置在0.4KV開(kāi)關(guān)柜的柜體內(nèi)出線(xiàn)端，采用SRUF-3000（II）型號(hào)的探測(cè)器和SRTC-YS型號(hào)采集器，考慮到地鐵運(yùn)營(yíng)的特殊性，探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常后只報(bào)警不動(dòng)作切斷電源。

5應(yīng)用中幾點(diǎn)問(wèn)題探討與分析

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠直觀、地監(jiān)測(cè)整套供電系統(tǒng)的剩余電流數(shù)據(jù)、剩余電流報(bào)警及供電線(xiàn)路失電狀態(tài)等信息，及早發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)隱患可以降低火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，但在實(shí)際使用過(guò)程中，仍會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題需要進(jìn)行探討和分析：

（1）系統(tǒng)應(yīng)用初期存在較多誤報(bào)警情況，可能是有兩方面的原因：一方面是由零地混接、零地反接、漏電疊加、真實(shí)漏電等情況造成的，此類(lèi)問(wèn)題通過(guò)整改均能誤報(bào)警；另一方面是由零地共接問(wèn)題導(dǎo)致的，主要為射流風(fēng)機(jī)、人防門(mén)等部分設(shè)備出廠即存在零地共接問(wèn)題，此類(lèi)問(wèn)題目前只能通過(guò)調(diào)整電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警值來(lái)誤報(bào)警，因此建議在設(shè)計(jì)階段明確各專(zhuān)業(yè)設(shè)備是否存在零地共接問(wèn)題，從源頭進(jìn)行控制，同時(shí)針對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法整改的情況，建議通過(guò)增加測(cè)溫式探測(cè)器或更換組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，采取剩余電流報(bào)警與溫度探測(cè)報(bào)警相結(jié)合的方式來(lái)判斷是否存在火警。

（2）地鐵車(chē)站涉及龐大的供電系統(tǒng)回路，大部分項(xiàng)目只在0.4KV柜體出線(xiàn)端設(shè)置剩余電流檢測(cè)線(xiàn)圈，對(duì)于照明回路中存在的漏電流疊加情況無(wú)法識(shí)別，可能會(huì)造成誤報(bào)警，建議容量超過(guò)20kW的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備分回路饋線(xiàn)側(cè)、照明配電箱總進(jìn)線(xiàn)側(cè)及EPS進(jìn)線(xiàn)側(cè)設(shè)置二級(jí)探測(cè)回路。

（3）既有項(xiàng)目加裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，存在終端配電箱體積較小，無(wú)法安裝探測(cè)器的情況，建議相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位能夠提供更多的解決方案。

6安科瑞用電云平臺(tái)及選型

6.1安科瑞用電云平臺(tái)介紹

Acrelcloud-6000用電云管理系統(tǒng)能夠?qū)κＳ嚯娏?、設(shè)備溫度、故障電弧等電氣故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警、記錄，并且通過(guò)云端的遠(yuǎn)程控制。設(shè)備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數(shù)據(jù)、透?jìng)髦噶?，并時(shí)間顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過(guò)對(duì)上傳至云端的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為用戶(hù)提供火災(zāi)隱患的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠及早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并實(shí)施排查，避免火災(zāi)的發(fā)生。另一方面，云平臺(tái)提供超大容量的信息儲(chǔ)存及穩(wěn)定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對(duì)用戶(hù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。此外，該系統(tǒng)通過(guò)集中監(jiān)控，使得數(shù)據(jù)通過(guò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端集中式管理和監(jiān)控，主控端布置于城市消防大隊(duì)，從而能夠?qū)Σ杉男畔⑦M(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。

具體功能如下：

（1）用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)包含用電管理云平臺(tái)、電腦終端顯示系統(tǒng)、手機(jī)APP、漏電探測(cè)器、漏電互感器、電流互感器等。
    （2）用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)能展示剩余電流、溫度、電流等電氣參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線(xiàn)、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)報(bào)警數(shù)據(jù)等，能實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)次數(shù)、排除隱患數(shù)、未排除隱患數(shù)、報(bào)警未處理數(shù)、常規(guī)巡檢及產(chǎn)品維護(hù)等數(shù)據(jù)，監(jiān)管數(shù)據(jù)能保存十年以上。
    （3）手機(jī)APP軟件同時(shí)具有IOS版本和安卓版本，能通過(guò)手機(jī)APP對(duì)每條報(bào)警記錄進(jìn)行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
    （4）能對(duì)各個(gè)單位及設(shè)備的電氣運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和分析評(píng)估，并隨時(shí)展示電氣運(yùn)行分析報(bào)告。
    （5）監(jiān)控探測(cè)終端產(chǎn)品滿(mǎn)足國(guó)家法律法規(guī)和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GB14287.2《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》和GB14287.3《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》）的要求，并通過(guò)國(guó)家消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)提供的消防3C認(rèn)證。
    （6）漏電探測(cè)器能同時(shí)探測(cè)剩余電流、四路溫度、三相電流等參數(shù)值，并能通過(guò)無(wú)線(xiàn)以移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)接入用電監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)。

6.2產(chǎn)品選型

6.2.1漏電火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

6.2.2故障電弧探測(cè)器

安科瑞故障電弧產(chǎn)品型號(hào)代碼為AAFD，共有兩種電流等級(jí)，可監(jiān)測(cè)回路故障電弧的發(fā)生，并及時(shí)預(yù)警，提醒用戶(hù)處理，防止電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的發(fā)生。

AAFD可配合AF-GSM400使用并接入用電平臺(tái)，該產(chǎn)品不可在同一臺(tái)AF-GSM400下與ARCM混接。如圖：

6.2.3限流式保護(hù)器

安科瑞限流式保護(hù)器型號(hào)代碼為ASCP200-1，有三種電流等級(jí)，可監(jiān)測(cè)回路短路過(guò)載等故障信息，發(fā)生故障時(shí)預(yù)警和產(chǎn)生滅弧效果，防止電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的發(fā)生。

ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入用電平臺(tái)，也能夠通過(guò)插入SIM卡直接上傳到平臺(tái)。

以下是ASCP200-1的主要功能：

短路保護(hù)功能。保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線(xiàn)路電流，當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

過(guò)載保護(hù)功能。當(dāng)被保護(hù)線(xiàn)路的電流過(guò)載且過(guò)載持續(xù)時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3…60秒可設(shè)）時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

表內(nèi)超溫保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

過(guò)、欠壓保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線(xiàn)路電壓過(guò)壓或欠壓時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

配電線(xiàn)纜溫度監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)線(xiàn)纜溫度超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

漏電流監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的線(xiàn)路漏電超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

保護(hù)器具有1路RS485接口，1路2G無(wú)線(xiàn)通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

6.2.4剩余電流互感器

6.2.5 AF-GSM400-2G/4G無(wú)線(xiàn)上傳模塊

AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)模塊，該無(wú)線(xiàn)模塊為用電云平臺(tái)模塊。

AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月，單個(gè)模塊可以接入30塊儀表。默認(rèn)上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報(bào)警，會(huì)實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)。

6.2.6溫度傳感器

溫度傳感器為一熱敏電阻NTC，它提供0-120°的溫度監(jiān)控基準(zhǔn)，可以用來(lái)監(jiān)測(cè)線(xiàn)纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護(hù)。

7結(jié)束語(yǔ)

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)只能作為一種電氣火災(zāi)預(yù)防措施，根本上還是需要從源頭進(jìn)行管控，如提高供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選材、施工、維護(hù)和提高用電設(shè)備等級(jí)，采取多方面的有效

措施進(jìn)一步降低電氣火災(zāi)發(fā)生的概率。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50157-2013.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

[2]吳如品.淺析剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用.

[3]安科瑞用電管理云平臺(tái)手冊(cè).2020.02版.

作者簡(jiǎn)介：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事用電的研發(fā)與應(yīng)用。