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電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用

更新時間:2024-08-08      點擊次數(shù):243

0引言

據(jù)公安部消防局提供20112014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)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,導體過載導致自身溫度升高、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》GB51348-201913.2.28款要城市軌道交通、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》JGJ243-201114.3.2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,應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)"?!兜罔F設(shè)計規(guī)范》GB50157-201319.1.2條款地下車站、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"。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/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)、風機震動檢測裝置、等設(shè)備配電;三級負荷小動力箱供插座等設(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UPS電源集中配電,主要有綜合監(jiān)控系統(tǒng)、通信、BASFAS、AFC、PIS等系統(tǒng)電源,其中整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)備主要為通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備,為了便于通風空調(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機、排熱風機、射流風機、排煙風機、補風機、加壓送風機及其配套的電動風量調(diào)節(jié)閥等;二級負荷主要包括組合式空調(diào)機組、回排風機、新風機及其配套的電動風量調(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》GB50116-20139.2.3條規(guī)范要求,均設(shè)置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400V低壓柜出線回路,如照明總配電箱、整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閥總開關(guān)(供多個風閥的配電回)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。

img1 

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):一是,報警信息持續(xù)存在,主機復位后無法清除;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:

(1)安裝未滿足產(chǎn)品要求,出現(xiàn)接線錯誤,導致報警值超標。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:AB、C三相線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)NPE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3P雙電源開關(guān)(N線并)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。

綜上所述,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》GB501162013)9.2.2剩余電流式電氣火監(jiān)控探測器不宜設(shè)置IT系統(tǒng)的配電線路和消防配電線路"?民用建筑電氣設(shè)計標?(GB513482019)TN-C-S系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)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,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(電源設(shè)備、變頻設(shè)備回路),將原來剩余電流探測器改為測溫式。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、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,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)的自主學習功能和糾偏能力,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;并根據(jù)用戶的需求,還可以滿足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)

img2 

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"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"按鈕或觸摸屏"按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸"按鍵手動消除。

img3 

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"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。

img4 

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。

img5 

6.5配置方案

應(yīng)用

場合

型號

產(chǎn)品照片

功能

消防控制室

Acrel-6000/B

img6 

適用1~4條通信總線多可連256個探測器,可適用于壁掛安裝的場所。

Acrel-6000/Q

img7 

適用于大型組網(wǎng),壁掛式監(jiān)控主機數(shù)量較多且需集中查看的場所,主要監(jiān)測壁掛主機信息。

一、二級

低壓配電

ARCM200L-Z2

img8 

(I、UkW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos),視在電能、四象限電能計量,單回路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測,2路繼電器輸出,4路開關(guān)量輸入,事件記錄,內(nèi)置時鐘,點陣LCD顯示,2路獨RS485/Modbus通訊

ARCM200L-J8

8路剩余電流監(jiān)測,2路繼電器輸出,4路開關(guān)量輸入,事件記錄,內(nèi)置時鐘,點陣LCD顯示,1RS485/Modbus通訊

ARCM300-J1

img9 

1路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測1路繼電器輸出,事件記錄,LCD顯示,1RS485/Modbus通訊

AAFD-

img10 

檢測末端線路的故障電弧485通訊,導軌式安裝。

ASCP200-

img11 

短路限流保護、過載保護、內(nèi)部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測,1RS485通訊,1GPRSNB無線通訊,額定電流0-40A可設(shè)。

img12 

短路限流保護、過載保護、內(nèi)部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測,1RS485通訊,1NB4G無線通訊,額定電流0-63A可設(shè)。

配套

附件

AKH-0.66

img13 

測量型互感器,采集交流電流信號

AKH-0.66/L

img14 

剩余電流互感器,采集剩余電流信號

ARCM-NTC

img15 

溫度傳感器,采集線纜或配電箱體溫度

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),城市軌道交通遵以預(yù)防為"的安全理念,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)先期預(yù)報"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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[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手2022.5.

 


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