淺談電氣火災監控係統在軌道交通中的應用及產品選型

hth下载地址 陳聰

摘要：以廈門軌道交通線路車站為(wei) 例，分析地鐵車站設置電氣火災監控係統的必要性。結合已開通的線路，分析該套係統在車站的運行情況，總結該係統在實際應用過程中存在的問題。通過探討存在問題的主要原因，提出後續新建線路在建設過程中，設計需要把控的設計原則，以及在施工過程中需要關(guan) 注的施工問題。

關(guan) 鍵詞：軌道交通；電氣火災；剩餘(yu) 電流；末端探測器；剩餘(yu) 電流值超標

0引言

據公安部消防局提供的2011年至2014年《中國火災統計年鑒》數據顯示，由於(yu) 電氣引發的火災占到總數的30%-30.27%，因此設置電氣火災監控係統對於(yu) 提前預測火災和及時對火災進行報警，減少人們(men) 生命財產(chan) 損失，減少火災的社會(hui) 危害方麵，都能發揮不可忽視的作用，成為(wei) 減少電氣火災的主要防範手段。

1地鐵車站設置電氣火災監控係統的必要性

地鐵車站人員密集，係統設備眾(zhong) 多，各類電源設置錯綜複雜，設置電氣火災監控係統具有一定的必要性，建築內(nei) 線路絕緣層的老化，導體(ti) 過載導致自身溫度升高、發熱等電氣故障均可能引起火災。電氣火災監控係統通過對導體(ti) 的溫度和剩餘(yu) 電流的實時監測，提前判斷可能造成電氣火災的隱患，給予告警信息，提醒運營維護人員排查電氣故障，從(cong) 根源上防止電氣火災的發生。

《民用建築電氣設計標準》（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設置電氣火災監控係統”。《交通建築電氣設計規範》（JGJ243-2011）中14.3.2明確“火災自動報警係統保護對象分級為(wei) 一級的交通建築配電線路,應設置電氣火災監控係統”。《地鐵設計規範》（GB50157-2013）中19.1.2條款中“地下車站、區間隧道和控製的火災自動報警係統的保護對象分級為(wei) 一級”。上述相關(guan) 規範已經對地鐵車站內(nei) 設置電氣火災監控係統做出明確要求。

2地鐵車站電氣火災監控係統的設置原則

地鐵車站的末端設備按其功能及重要性，可分為(wei) 影響行車的設備、影響客運服務的設備以及消防設施設備，大部分設備均比較重要。為(wei) 了保證車站電源供電的穩定、可靠，動力配電係統所采用的配電方式為(wei) 放射式，且多數設備均為(wei) 一級配電，設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備主要有車站主廢水泵、區間廢水泵、站台門電源、民用通信設備、自動售檢票設備、公安通信設備、信號電源、站廳/站台公共區一般照明、設備區工作照明、冷水機組、垂梯、消防電源設備（氣瓶間氣滅係統電源、消防水泵、應急照明（ＥＰＳ設備）、兼疏散自動扶梯）等、檢修電源、廣告照明箱等。采用二級配電的設備主要通過小動力箱進行電源整合，再配電至末端設備。如一級負荷小動力箱供風亭潛汙泵、人防門控製、安檢設備、電動蝶閥等動力設備配電；二級負荷小動力箱供多聯機係統、風機震動檢測裝置、等設備配電；三級負荷小動力箱供插座、自動*賣機等設備配電。除了由市電直接供電的設備外，地鐵車站內(nei) 針對影響行車的設備，需提供不間斷電源作為(wei) 後備措施，這些設備通過整合UPS電源集中配電，主要有綜合監控係統、通信、BAS、FAS、AFC、PIS等係統電源，其中整合UPS電源的市電直接取自車站降壓變電所。

除上述設備外，地鐵車站用電負荷較大的設備主要為(wei) 通風空調係統設備，為(wei) 了便於(yu) 通風空調係統各個(ge) 設備間的聯動控製，集中設置了環控電控櫃，該配電櫃為(wei) 整座車站的空調設備配電。環控電控櫃的電源取自車站400V降壓變電所。根據該係統末端負荷用電的可靠性要求，分為(wei) 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節閥等；二級負荷主要包括組合式空調機組、回排風機、新風機及其配套的電動風量調節閥等；三級負荷主要包括水係統設備等。

根據車站供配電係統的設置方案及負荷設置情況，每座地鐵車站內(nei) 均設置一套電氣火災監控係統。電氣火災監控係統主要由電氣火災監控主機、剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器、測溫式電氣火災監控探測器組成。電氣火災監控主機設置在車站控製室，探測器應用於(yu) 400V降壓變電所內(nei) 低壓櫃進線處、母聯櫃處、饋線處，環控電控櫃饋線處。其中400V低壓櫃的進線處和母聯櫃處采用測溫式探測器。其餘(yu) 饋線回路以及環控電控櫃處均采用剩餘(yu) 電流式探測器。各探測器通過總線將現場回路的實時信息上傳(chuan) 到電氣火災監控主機，監控主機將收集到的現場信息同步顯示，對漏電流、溫度越限的回路以及故障回路發出聲光報警，並對報警記錄進行保存，以備查詢車站中所采用的探測器，其報警設定閾值根據《火災自動報警係統設計規範》（GB50116-2013）9.2.3條規範要求，均設置為(wei) 500mA。

3地鐵車站電氣火災監控係統的運行情況

現場經過一段時間運行後，暴露出的問題突出，主要表現為(wei) 係統的誤報率高。監控係統主機常出現報警信息，主要提示為(wei) 某回路報警值超標。根據監控主機所導出的數據來看，報警值超標的報警回路均為(wei) 設置剩餘(yu) 電流探測器所在回路，主要存在400V低壓櫃出線回路，如照明總配電箱、整合UPS電源、EPS電源、信號電源、站台門設備電源、電扶梯、環控電控櫃總進線等；環控電控櫃報警回路主要為(wei) 電動風閥總開關(guan) (供多個(ge) 風閥的配電回路)。表1電氣火災報警係統報警回路清單為(wei) 線路開通初期，該套係統導出的部分報警回路清單。在新開通運營的線路車站中，所敷設的電源線路、設備等存在絕緣性能下降的可能性較低，大量回路出現此類報警信息，影響了設置該係統發現隱患的初衷，無法實現的火災預警功能。

4主要存在的問題與(yu) 分析

該車站的電氣火災監控係統采用組合式火災監控探測器，主要部件包含剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器和探測器主體(ti) ，

係統檢測剩餘(yu) 電流主要通過剩餘(yu) 電流互感器檢測通過的剩餘(yu) 電流實現，其工作原理主要運用基爾霍夫電流定律。即在正常情況下，電路中沒有發生人身電擊、設備漏電及接地故障時，剩餘(yu) 電流互感器中通過的一次側(ce) 電路中的電流矢量和應等於(yu) 零。設計給與(yu) 允許剩餘(yu) 電流值範圍，主要出於(yu) 對設備本身存在的剩餘(yu) 電流考慮。

係統主機報警主要存在兩(liang) 種現象:一是，報警信息持續存在，主機複位後無法清除；二是，報警信息間歇性出現，此類信息在主機進行複位後可清除，但在設備下一次啟動時會(hui) 再次出現。

針對二種情況，在對係統的監測漏電報警的時長進行設置後，延長報警時間，問題得以改善。主要是因為(wei) 部分電機回路，存在啟動電流大的情況，在啟動的瞬間，出現剩餘(yu) 電流值超標報警，在電機啟動正常運行後，報警消失，故此類問題通過對係統的參數值進行設置，可以得到解決(jue) 。

下麵針對一類持續存在報警的回路進行分析。通過對現場存在剩餘(yu) 電流值超標報警的回路進行逐一排查，剩餘(yu) 電流值超設計範圍的主要原因有:

(1)安裝未滿足產(chan) 品要求，出現接線錯誤，導致報警值超標。發現*多的是以下情況，剩餘(yu) 電流互感器的穿線原則未根據廠家要求進行。應遵循的穿線原則是:A、B、C三相線與(yu) N線需一起穿過互感器，且方向應一致。現場安裝時出現N線未通過剩餘(yu) 電流互感器或N線反向通過剩餘(yu) 電流互感器，則電流矢量和將很大，所檢測出的剩餘(yu) 電流值將超出設定值。

(2)配電箱內(nei) N線與(yu) PE線混接。正常情況下，流經負載端中性線的不平衡電流、諧波電流經係統PE線流至係統接地點，被探測器誤識別為(wei) 剩餘(yu) 電流，導致剩餘(yu) 電流超過設定值，產(chan) 生報警現象。

(3)對於(yu) 雙電源供電回路且隻使用3P雙電源開關(guan) (兩(liang) 路N線並接)時，當剩餘(yu) 電流對兩(liang) 個(ge) 回路單獨監測時會(hui) 發生報警，原因是在線路正常使用過程中，N線電流會(hui) 分別從(cong) 兩(liang) 個(ge) N線分流，這樣係統則會(hui) 監測出漏電流值。

(4)交直流屏、EPS設備、UPS整合電源、站台門電源等設備櫃內(nei) 含有整流模塊、逆變模塊、濾波電容等，設備運行時存在諧波及放電現象，負載端不平衡電流流經市電進線的中性線，設備本身存在的固有漏電流被探測器誤識別為(wei) 可能存在火災隱患的剩餘(yu) 電流，產(chan) 生報警現場

(5)電扶梯電源，因車站內(nei) 電扶梯均采用變頻設備，變頻器在運行時，整流輸入電路時產(chan) 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生畸變，通過電流互感器監測出的剩餘(yu) 電流值便大於(yu) 係統設定值。

(6)多回路疊加造成的漏電流超標。主要出現在照明總箱，供照明總箱電源的出線回路中設置了電氣火災監控係統的探測器，探測器所監測的剩餘(yu) 電流值超過了係統設定值。而實際上，通過對配電總箱各個(ge) 分支路進行檢測，每個(ge) 分支回路的剩餘(yu) 電流值均在100mA左右，均未超過設定範圍值。故多個(ge) 回路累加後，總剩餘(yu) 電流值超出設定值。

綜上所述，致使電氣火災報警係統主機發生報警的：主要因素有：一，設備本身的運行，通過目前剩餘(yu) 電流值的采集方式，所監測出的值本身已超過規範要求值，說明此類回路采用剩餘(yu) 電流報警探測器存在值得優(you) 化的地方。二，現場施工接線問題，未按廠家要求進行穿線、N線、地線誤接等，均可能造成係統主機誤報警。

5優(you) 化提升措施

為(wei) 了降低電氣火災監控係統的誤報率，後續新建線路中，在設計階段做了提升

優(you) 化，主要總結為(wei) 以下幾個(ge) 原則：

一是，根據《火災自動報警係統設計規範》（GB50116—2013)“9.2.2剩餘(yu) 電流式電氣火監控探測器不宜設置在IT係統的配電線路和消防配電線路中”，«民用建築電氣設計標準»(GB51348—2019)TN-C-S係統、TN-S係統或TT係統種的非消防負荷的配電回路中設置電氣火災監控係統時。根據這兩(liang) 條規範要求，後續取消消防回路的電氣火災探測器。主要取消的回路由消防泵、氣體(ti) 滅火電源、火災自動報警係統電源、消防風機、應急電源、應急照明切換箱等。此做法從(cong) 一定程度上減少了此套係統的應用範圍。

二是，在400V櫃饋線回路中已設置的回路，在下一級進線電源處不再重複設置，避免了對同個(ge) 回路設置多重報警探測。

三是，在一些不適用設置剩餘(yu) 電流探測器的回路中(電源設備、變頻設備回路等)，將原來剩餘(yu) 電流探測器改為(wei) 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、站台門電源、冷水機組電源、電扶梯電源等。

在施工階段，現場應嚴(yan) 格根據施工規範的相關(guan) 要求，進行接線，切勿出現N線、PE線混接的情況。在線纜敷設過程中，應主要保護成品，避免絕緣層受損。在進行電氣火災監控係統設備的安裝時，應根據各個(ge) 產(chan) 品的安裝要求，由廠家指導，規範安裝。

針對目前市場上主流的電氣火災監控係統的產(chan) 品，廠家應考慮對進行設備進行升級改造，如采用更可靠的傳(chuan) 感器、更高效的控製器等。優(you) 化電氣火災監控係統軟件的算法，以提高係統的識別準確率和誤報率，並增加係統的自主學習(xi) 功能和糾偏能力，以提高電氣火災監控係統的準確性。

6hth下载地址電氣火災監控係統

6.1概述

Acre1-6000電氣火災監控係統，是根據現行規範標準由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，已通過消防電子產(chan) 品質量監督檢驗的消防電子產(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。

6.2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) 、重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。

6.3係統結構

6.4係統功能

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。

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。

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。

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。

6.5配置方案

7結束語

電氣火災監控係統的運行效果與(yu) 設計方案、施工工藝標準息息相關(guan) 。目前廈門地鐵電氣火災監控係統在應用過程中檢測到各回路剩餘(yu) 電流偏大的主要是係統設計、施工接線不合理因素居多，非線路或設備發生漏電存在火災隱患。故在後續新建的線路中，應該從(cong) 設計方案、施工過程等各個(ge) 環節全麵考慮，避免電氣火災監控裝置出現誤報警情況。

針對火災，城市軌道交通遵循“以預防為(wei) 主”的安全理念，電氣火災監控係統的“先期預報警”特性與(yu) 安全理念契合。在未來的城市軌道交通中，該係統將會(hui) 得到更加廣泛的應用。本文結合廈門地鐵電氣火災監控係統的應用情況，對電氣火災監控係統的設計方案、設備組成、施工等過程中出現的問題進行簡單的分析，希望能為(wei) 今後的新建線路提供一些思考和優(you) 化方向。

參考文獻

[1]李娜玲.電氣火災監控係統在軌道交通中的應用研究.

[2]潘翔.淺談電氣火災監控係統在地鐵中的應用[J].機電信息，2018，552(18):46-47.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiang) 建設部.火災自動報警係統設計規範:GB50116—2013[S].北京:中國計劃出版社，2013.

[4]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.5版.