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

李婧婧

安科瑞電氣股份有限公司  

摘要：地鐵施工不規(guī)范、線路老化、超負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)，采用先進的智能監(jiān)控手段加強對電氣設(shè)施設(shè)備的監(jiān)控已成為必然趨勢。本文簡單介紹電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，提出在地鐵車站應(yīng)用中幾點問題并進行探討。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)；剩余電流；探測器；地鐵

0引言

隨著經(jīng)濟建設(shè)和城市化的快速發(fā)展，城市軌道交通的運營里程不斷增加，現(xiàn)代化電氣設(shè)備大規(guī)模投入使用，電氣安全逐漸成為地鐵運營單位關(guān)注的重點，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，2018年全社會用電量68449億千瓦時，相比2009年增加了89.89%，用電量大幅度增加的同時，我國火災(zāi)發(fā)生率也在升高，2018年全國共接報火災(zāi)23.7萬起，亡1407人，傷798人，直接財產(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)的直接原因來看，2018年因電線短路、過負荷及電氣設(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，給國家經(jīng)濟和人民生命財產(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：安裝或接線不當(dāng)造成相間短路、設(shè)備或線路潮濕導(dǎo)致相間短路、設(shè)計不當(dāng)或電氣故障導(dǎo)致電氣線路載流量遠超過設(shè)計值、機械損傷或絕緣老化造成線路漏流等，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、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、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)控主機主要為探測總線通信線路供電，同時能接收探測器的報警信號，發(fā)出聲、光報警信號和控制信號，指示報警部位，記錄并保存報警信息的裝置。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器能夠檢測配出供電線路的剩余電流，當(dāng)剩余電流達到報警設(shè)定值時，通過總線將報警信息傳送給電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。

隔離器是保護系統(tǒng)總線正常工作的重要設(shè)備，當(dāng)總線發(fā)生超過隔離器動作電流或總線短路故障時，隔離器動作切斷短路故障所在的總線支路，從而保護系統(tǒng)其他部分正常運行。

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供電線路供電狀況、供電線路剩余電流數(shù)值、報警故障信息、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

剩余電流式探測器核心為零序電流互感器，現(xiàn)場應(yīng)用時，將三相線A、B、C與中性線N一起穿過零序電流互感器，通過檢測三相的電流矢量和，即零序電流。正常情況下，線路與電氣設(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，從而測出剩余電流?？紤]電氣線路的不平衡電流、線路和電氣設(shè)備正常的泄漏電流，實際的電氣線路都存在正常的剩余電流，只有檢測到剩余電流達到報警值時才報警。

電氣火災(zāi)監(jiān)控主機與多個剩余電流式探測器通過二總線連接，通過現(xiàn)場總線向探測器發(fā)出巡檢命令，接收探測器的狀態(tài)信息，當(dāng)電氣火災(zāi)監(jiān)控主機監(jiān)測到異常信息時，進行聲光報警并顯示相應(yīng)信息和信息類型。電氣火災(zāi)監(jiān)控主機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，并可以實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的保存、存儲和查詢功能。

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

地鐵車站作為人員密集場所，大量電氣設(shè)備的使用給人們帶來便利的同時也帶來了火災(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。以南京地鐵為例，南京地鐵在最近幾年新開通的四號線、寧和線、寧溧線及寧高線采用了SRUF-8000(Ⅱ)型號的電氣火災(zāi)監(jiān)控報警系統(tǒng)，監(jiān)控主機安裝在消防控制室或0.4KV開關(guān)柜室內(nèi)，采用RS485方式與FAS主機進行通訊，將報警信號傳輸至南京地鐵火災(zāi)自動報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。探測終端設(shè)置在0.4KV開關(guān)柜的柜體內(nèi)出線端，采用SRUF-3000（II）型號的探測器和SRTC-YS型號采集器，考慮到地鐵運營安全的特殊性，探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常后只報警不動作切斷電源。

5應(yīng)用中幾點問題探討與分析

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠直觀、全面地監(jiān)測整套供電系統(tǒng)的剩余電流數(shù)據(jù)、剩余電流報警及供電線路失電狀態(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，但在實際使用過程中，仍會發(fā)現(xiàn)一些問題需要進行探討和分析：

（1）系統(tǒng)應(yīng)用初期存在較多誤報警情況，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、真實漏電等情況造成的，此類問題通過整改均能消除誤報警；另一方面是由零地共接問題導(dǎo)致的，主要為射流風(fēng)機、人防門等部分設(shè)備出廠即存在零地共接問題，此類問題目前只能通過調(diào)整電氣火災(zāi)監(jiān)控探測系統(tǒng)的報警值來消除誤報警，因此建議在設(shè)計階段明確各專業(yè)設(shè)備是否存在零地共接問題，從源頭進行控制，同時針對目前現(xiàn)場無法整改的情況，建議通過增加測溫式探測器或更換組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，采取剩余電流報警與溫度探測報警相結(jié)合的方式來判斷是否存在火警。

（2）地鐵車站涉及龐大的供電系統(tǒng)回路，大部分項目只在0.4KV柜體出線端設(shè)置剩余電流檢測線圈，對于照明回路中存在的漏電流疊加情況無法識別，可能會造成誤報警，建議容量超過20kW的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備分回路饋線側(cè)、照明配電箱總進線側(cè)及EPS進線側(cè)設(shè)置二級探測回路。

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

6安科瑞安全用電云平臺及選型

6.1安科瑞安全用電云平臺介紹

Acrelcloud-6000安全用電云管理系統(tǒng)能夠?qū)κＳ嚯娏鳌⒃O(shè)備溫度、故障電弧等電氣故障進行實時監(jiān)控、報警、記錄，并且通過云端的遠程控制。設(shè)備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數(shù)據(jù)、透傳指令，并時間顯示實時狀態(tài)。通過對上傳至云端的數(shù)據(jù)進行分析，為用戶提供火災(zāi)隱患的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題并實施排查，避免火災(zāi)的發(fā)生。另一方面，云平臺提供超大容量的信息儲存及穩(wěn)定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對用戶的長遠發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。此外，該系統(tǒng)通過集中監(jiān)控，使得數(shù)據(jù)通過每個節(jié)點的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，從而能夠?qū)Σ杉男畔⑦M行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。

具體功能如下：

（1）安全用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統(tǒng)、手機APP、漏電探測器、漏電互感器、電流互感器等。
    （2）安全用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)平臺能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數(shù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線、實時報警數(shù)據(jù)等，能實時顯示現(xiàn)場服務(wù)次數(shù)、排除隱患數(shù)、未排除隱患數(shù)、報警未處理數(shù)、常規(guī)巡檢及產(chǎn)品維護等數(shù)據(jù)，監(jiān)管數(shù)據(jù)能保存十年以上。
    （3）手機APP軟件同時具有IOS版本和安卓版本，能通過手機APP對每條報警記錄進行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
    （4）能對各個單位及設(shè)備的電氣安全運行情況進行自動統(tǒng)計和分析評估，并隨時展示電氣安全運行分析報告。
    （5）監(jiān)控探測終端產(chǎn)品滿足國家法律法規(guī)和有關(guān)技術(shù)標準（GB14287.2《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》）的要求，并通過國家消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測檢驗中心提供的消防3C認證。
    （6）漏電探測器能同時探測剩余電流、四路溫度、三相電流等參數(shù)值，并能通過無線以移動通訊網(wǎng)絡(luò)接入安全用電監(jiān)管系統(tǒng)平臺。

6.2產(chǎn)品選型

6.2.1漏電火災(zāi)監(jiān)控探測器

6.2.2故障電弧探測器

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

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

6.2.3限流式保護器

安科瑞限流式保護器型號代碼為ASCP200-1，有三種電流等級，可監(jiān)測回路短路過載等故障信息，發(fā)生故障時預(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使用并接入安全用電平臺，也能夠通過插入SIM卡直接上傳到平臺。

以下是ASCP200-1的主要功能：

短路保護功能。保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

過載保護功能。當(dāng)被保護線路的電流過載且過載持續(xù)時間超過動作時間（3…60秒可設(shè)）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

表內(nèi)超溫保護功能。當(dāng)保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器啟動超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

過、欠壓保護功能。當(dāng)保護器檢測到線路電壓過壓或欠壓時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

配電線纜溫度監(jiān)測功能。當(dāng)被監(jiān)測線纜溫度超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

漏電流監(jiān)測功能。當(dāng)被監(jiān)測的線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

保護器具有1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

6.2.4剩余電流互感器

6.2.5 AF-GSM400-2G/4G無線上傳模塊

AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線無線模塊，該無線模塊為安全用電云平臺專用模塊。

AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月，單個模塊可以接入30塊儀表。默認上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報警，會實時上傳數(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，可以用來監(jiān)測線纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護。

7結(jié)束語

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行管控，如提高供配電系統(tǒng)的設(shè)計、選材、施工、維護和提高用電設(shè)備安全等級，采取多方面的有效

措施進一步降低電氣火災(zāi)發(fā)生的概率。

參考文獻

[1]GB 50157-2013.地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,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]安科瑞安全用電管理云平臺手冊.2020.02版.

作者簡介：李婧婧，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事安全用電的研發(fā)與應(yīng)用。