淺析電氣火災監控係統在某地鐵車站的設計及應用

hth下载地址 陳聰

摘要：基於(yu) 國家相關(guan) 規範對建築中設置電氣火災監控係統的要求，結合目前某地方城市地鐵供配電方案特點，從(cong) 電氣火災探測器的選擇及位置設置、電氣火災監控設備的要求及係統傳(chuan) 輸方案等方麵，介紹了地鐵車站電氣火災監控係統設置方案。建議將分離式探測器設置在變電所0.4kv饋線回路處，並采用故障點少、後期維護方便的無線傳(chuan) 輸方案。

關(guan) 鍵詞：電氣火災監控係統；地鐵供配電方案；電氣火災探測器；電氣火災監控 設備；係統傳(chuan) 輸

0.引言

隨著國家綜合實力的不斷提高，地鐵有效緩解了城市地麵交通壓力，但存在較大的安全隱患，*多且危害*大的事故就是火災，其中由電氣原因引起的火災占37%。因此，應對電氣火災進行有效的防範。

電氣火災監控係統屬於(yu) 先期預報警係統，是針對火災的早期預防、消除火災隱患而設置的。國家有關(guan) 部門相繼製訂或修改有關(guan) 標準規範，對建築中設置電氣火災監控係統提出了更明確的要求。GB 50116-2013《火災自動報警係統設計規範》第3.1.1條確定：“地下鐵道、車站屬*級保護對象。”DBJ/T 15-77-2010《電氣火災監控係統設計、施工及驗收規範》第3.2.1條規定：“GB 50116—2013中保護對象為(wei) *級、*級的建築應設置電氣火災監控係統。”本文主要分析了廣州地鐵車站電氣火災監控係統設置方案。

1.電氣火災監控係統原理

電氣火災監控係統由電氣火災監控探測器(剩餘(yu) 電流式電氣火災監控器、測溫式電氣火災探測器)和電氣火災監控設備兩(liang) 部分組成。

1.1 剩餘(yu) 電流探測原理

剩餘(yu) 電流火災監控係統一般由剩餘(yu) 電流檢測元件、現場處理設備和集中監控設備組成。剩餘(yu) 電流火災報警係統構成如下圖所示。

剩餘(yu) 電流檢測器的工作原理基於(yu) 基爾霍夫電流定律，即電路內(nei) 任意點的電流矢量和為(wei) 0。檢測剩餘(yu) 電流時，三相導線和中性線穿過一個(ge) 電流互感器，當未發生接地故障時，無論三相負荷是否平衡，電流矢量和均為(wei) 0；當發生接地故障時，故障電流會(hui) 經過故障點流入大地，使電流互感器中電流矢量和不為(wei) 0，該電流值即為(wei) 剩餘(yu) 電流值。低壓配電係統的接地形式決(jue) 定了剩餘(yu) 電流檢測元件是否能正常工作。低壓配電係統的N線與(yu) PE線應該嚴(yan) 格分開，通過剩餘(yu) 電流檢測元件的N線不能作為(wei) PE線使用，不能重複接地，不能接設備外露可導電部分。TN-S係統剩餘(yu) 電流檢測示意圖如下圖所示。

剩餘(yu) 電流互感器的剩餘(yu) 電流值在30~1000mA時連續可調，內(nei) 置或外置的溫度探測器在55~140℃時連續可調。

1.2 溫度探測原理

熱電阻測溫是基於(yu) 金屬導體(ti) 的電阻值隨溫度的增加而增加來進行溫度測量的。測溫傳(chuan) 感器一般設置在電氣係統的電纜接頭、電纜本體(ti) 、開關(guan) 觸點等相關(guan) 發熱部位，用於(yu) 監測設備過熱而引起的火災。探測位置包括開關(guan) 櫃、配電箱接頭、母線。

1.3 集中監控設備

集中監控設備通過有線/無線實時收集各個(ge) 現場處理設備的信號，並對信號進行比較、分類等處理後，將相應信息送往報警、顯示、控製信號輸出、存儲(chu) 、打印等設備，實現集中顯示、控製、記錄等功能。集中監控設備可以分為(wei) 監控單元與(yu) 監控主機兩(liang) 種類型。監控單元主要用於(yu) 有限數量、距 離的若幹探測器的連接與(yu) 管理，適用於(yu) 小型係統；監控主機具有更強大的處理功能，可通過監控單元連接更多探測器，適用於(yu) 大中型係統，並具備人性化管理軟件及打印、拷貝等功能，能夠儲(chu) 存12個(ge) 月的報警信息記錄，便於(yu) 站級管理。

2.電氣火災報警係統方案

2.1 探測器選擇

電氣火災探測器主要有分離型探測器(非獨立式)和組合型探測器(獨立式)兩(liang) 種。

1）分離型探測器(非獨立式)。電氣火災監控設備與(yu) 電氣火災監控探測器(包括終端探測頭剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器)分離配置。通過監控探測器采樣配電櫃(箱)內(nei) 導電線路中的電流和剩餘(yu) 電流信號，經內(nei) 置單片機係統分析處理後，上報消防控製室或值班室裏的電氣火災監控設備，經過進一步分析處理後進行所需的聯動控製，從(cong) 而完成該係統應有的功能。優(you) 點：①係統分工明確、結構簡單、成本少、故障率偏低，不含電源控製開關(guan) ，不串入配電係統，隻通過剩餘(yu) 電流互感器(或測溫探頭)取樣信號，性能穩定可靠；②相對功能簡單，探測器尺寸較小，適合安裝在地鐵低壓櫃饋線電纜室等比較狹窄的安裝空間。缺點：在采購數量很少(少於(yu) 10個(ge) )並需要就地報警的情況下，造價(jia) 較高。

2）組合型探測器(獨立式)。電氣火災監控設備與(yu) 電氣火災監控探測器組合配置。與(yu) 分離型探測器相比，不僅(jin) 能滿足對剩餘(yu) 電流與(yu) 非正常溫升的檢測，還可以實現數據處理功能，並通過設備的液晶屏實現測量結果顯示、參數設置等功能。優(you) 點：①采購數量很少並需要就地報警的情況下，造價(jia) 較低；②在末端更易於(yu) 維護人員操作與(yu) 設置。缺點：①體(ti) 積大，在地鐵低壓櫃饋線電纜室比較狹窄的安裝空間非常局促；②功能複雜，故障率高；③在探測點多的情況下，造價(jia) 非常高。

由於(yu) 地鐵監控點數多，趨向於(yu) 集中監控方式，且開關(guan) 櫃安裝空間有限，故建議采用分離型探測器，並設專(zhuan) 門的集中監控裝置。

2.2 探測器位置設置

目前，地鐵車站根據負荷重要性將負荷分為(wei) 三級，對於(yu) 不同的負荷采用不同的配電形式，為(wei) 保證高可靠性，配電形式多為(wei) 放射式配電。

一般負荷設就地電源箱，由變電所放射式配電；各類風機、空調器等環控設備由變電所饋出總電源給環控電控櫃，再由環控電控櫃統一放射式配電至設備；冷水水泵、冷卻塔等冷水係統製冷設備由變電所饋出總電源給冷水機房電控櫃，再由冷水機房電控櫃統一配電至設備。冷水機組一般直接由變電所饋出到設備。

結合地鐵目前的供電方案電氣火災探測器可安裝在變電所0.4kv饋線回路處或下*級配電箱進線處。

1）安裝在變電所0.4 kV饋線回路處。探測保護範圍大，包括配電櫃饋線電纜和配電箱下級的用電設備；安裝集中，管理方便；空間跨度小，可采用無線通信方式或總線連接方式。

2）安裝在下*級配電箱進線處。探測保護範圍*確，就是配電箱下級的用電設備；無法探測配電櫃至配電箱之間的電纜剩餘(yu) 電流情況；安裝分散，管理不方便；空間跨度大，連接總線通常很長，信號衰減嚴(yan) 重。

因此建議地鐵新線將探測器設置在變電所0.4kv饋線回路處。

2.3 監控設備要求

1）電氣火災監控設備應具有直接連接剩餘(yu) 電流探測器、測溫式電氣火災探測器的功能，應能同時處理上述探測器探測信號的能力。

2）監控設備應對所轄範圍內(nei) 的各類探測器的報警信號進行聲、光報警，並在顯示器上顯示報警位置及探測器實測值。

3）不同類型探測器故障信息應有明顯區別。監控設備能夠按用戶級和管理級權限靈活設置，用戶級權限具有靈活分配模塊操作權限功能。

4）監控設備應具有以太網接口(RJ45)，可直接與(yu) 綜合監控係統聯網。綜合監控係統通過RJ45接口(TCP/IP協議)在訪問和獲取多功能火災探測係統主機信息時，係統主機能夠提供以自定義(yi) 的報警分區為(wei) 單位的即時光纖溫度信息，包括*大溫度、平均溫度、*小溫度、預報警信息、報警信息等，提供測溫式電氣火災探測器、剩餘(yu) 電流式電氣火災探測器即時信息；接收來自綜合監控係統的時鍾同步信號，並校正自身時鍾信號。

5）監控設備係統主機采用網絡接口直接與(yu) 火災報警係統專(zhuan) 業(ye) 聯網，火災報警係統可通過該接口訪問和獲取係統主機信息，包括饋電回路剩餘(yu) 電流、饋電回路三相溫度。

2.4 監控係統傳(chuan) 輸方案

1）有線傳(chuan) 輸方案

電氣火災監控係統有線傳(chuan) 輸方案如下圖所示。

對於(yu) 分離式的電氣火災監控探測器，有以下幾點要求：能獨立與(yu) 監控設備進行通信；具有1組剩餘(yu) 電流探測和6組溫度探測的功能；剩餘(yu) 電流為(wei) 30～500mA時能在監控設備後台連續可調；溫度報警在55~140℃時監控設備後台連續可調。

2） 無線傳(chuan) 輸方案

電氣火災監控係統無線傳(chuan) 輸方案如下圖所示。下圖中，數據集中器和分離式電氣火災監控探測器采用藍牙無線傳(chuan) 輸方式，而數據集中器和監控設備采用有線傳(chuan) 輸方式進行組網。

對於(yu) 分離式電氣火災監控探測器，有以下幾點要求：能獨立與(yu) 數據集中器進行藍牙通信。

具有1組剩餘(yu) 電流探測和6組溫度探測的功能；剩餘(yu) 電流為(wei) 30~500mA時能在監控設備後台連續可調；溫度報警在55~140℃時監控設備後台連續可調。

對於(yu) 數據集中器，要求有以下幾點：能獨立與(yu) 分離式的電氣火災監控探測器進行藍牙通信；具有環網RS485接口功能；接收點數容量大於(yu) 100。

藍牙無線通信方式具有以下特點：短距無線通信；臨(lin) 時性對等連接的無線通信，一個(ge) 主設備和一個(ge) 從(cong) 設備組成的點對點的通信連接；很好的抗幹擾能力；模塊體(ti) 積很小，便於(yu) 集成。低功耗；適用2.4GHz的無線通信頻段；開放的接口標準。

根據以上分析，兩(liang) 種方案各有其優(you) 勢。有線傳(chuan) 輸的產(chan) 品目前國內(nei) 廠家比較多，選擇比較容易，性能可靠，缺點是後期維護更換存在不便。無線傳(chuan) 輸方案的缺點是產(chan) 品選擇較困難，但在地鐵中也有成功的案例，如深圳地鐵、昆明地鐵，其優(you) 點是性能非常可靠，後期維護更換方便。

3.hth下载地址電氣火災監控係統

3．1概述

Acre1-6000電氣火災監控係統，是根據國家現行規範標準由hth下载地址電氣股份有限公司研發的全數字化獨立運行的係統，已通過國家消防電子產(chan) 品質量監督檢驗中心的消防電子產(chan) 品試驗認證，並且均通過嚴(yan) 格的EMC電磁兼容試驗，保證了該係列產(chan) 品在低壓配電係統中的安全正常運行，現均已批量生產(chan) 並在全國得到廣泛地應用。該係統通過對剩餘(yu) 電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與(yu) 監視，實現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯動切除被檢測到剩餘(yu) 電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;並根據用戶的需求，還可以滿足與(yu) AcreIEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台或火災自動報警係統等進行數據交換和共享。

3．2應用場合

適用於(yu) 智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(ye) 、國家*點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。

3．3係統結構

3．4係統功能

1. 監控設備能接收多台探測器的剩餘(yu) 電流、溫度信息，報警時發出聲、光報警信號，同時設備上紅色“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，直至按設備的“複位”按鈕或觸摸屏的“複位”按鍵遠程對探測器實現複位。對於(yu) 聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。

1. 當被監測回路報警時，控製輸出繼電器閉合，用於(yu) 控製被保護電路或其他設備，當報警消除後，控製輸出繼電器釋放。

2. 通訊故障報警：當監控設備與(yu) 所接的任一台探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監控畫麵中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，並發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發出聲光報警信號並顯示故障信息，可進入相應的界麵查看詳細信息並可解除報警聲響。

1. 當發生剩餘(yu) 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(chu) 在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。曆史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

4．5配置方案

4.結束語

地鐵采用放射式供電方式，在變電所0.4kv開關(guan) 櫃饋線回路處設置電氣火災探測器，既可探測末端設備的剩餘(yu) 電流情況，也可探測開關(guan) 櫃至末端配電箱段電纜的剩餘(yu) 電流情況。地鐵低壓櫃饋線電纜室空間比較狹窄，分離式探測器便於(yu) 安裝，且造價(jia) 更低。無線傳(chuan) 輸方案接線簡單、故障點少，後期維護更換更簡便。所以，在廣州地鐵新線路建設中建議采用在變電所0.4kv開關(guan) 櫃饋線回路處設置分離式探測器，並采用無線傳(chuan) 輸的方案。

【參考文獻】

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6. hth下载地址消防應急照明和疏散指示係統/防火門監控係統/消防設備電源監控係統/電

  氣火災監控係統選型手冊(ce) . 2022.05版