安科瑞 唐瀟倩
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405
摘要:結(jié)合某地鐵線路中Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)營(yíng)等情況,闡述城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案,指出城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需要注意的事項(xiàng),為后續(xù)城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工提供參考。
關(guān)鍵詞:城市軌道交通;Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
火災(zāi)是常見(jiàn)、普遍、對(duì)公共安全威脅大的災(zāi)害之一,其主要為電氣設(shè)備造成的火災(zāi),且所占比例逐年升高。據(jù)統(tǒng)計(jì),在國(guó)內(nèi)外軌道交通火災(zāi)中,因電氣原因引起的火災(zāi)占比大,達(dá)到37% ,其中供電線路漏電流是造成電氣火災(zāi)的罪魁禍?zhǔn)?。軌道交通作為現(xiàn)代城市主要公眾聚集場(chǎng)所之一,一旦發(fā)生火災(zāi),將給遇險(xiǎn)人員的安全疏散和消防人員的及時(shí)搶救帶來(lái)*困難,嚴(yán)重影響市民的生命安全和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全,因此預(yù)防城市軌道交通供電線纜的漏電流,加強(qiáng)對(duì)城市軌道交通公眾聚集場(chǎng)所的消防安全管理是十分必要的。
本文根據(jù)某地鐵線路Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試和運(yùn)營(yíng)情況,對(duì)因漏電流引起電氣火災(zāi)的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題和施工問(wèn)題進(jìn)行分析研究,進(jìn)而總結(jié)出一套安全有效的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案,以期為其他城市軌道交通的相關(guān)設(shè)計(jì)和施工人員提供幫助和參考。
1.漏電流引發(fā)電氣火災(zāi)的原因
一般情況下,交流供電電纜的漏電生有兩個(gè)原因,一是電纜與地之間存在電容,二是電纜與地之間的絕緣電阻并非無(wú)窮大。電容引起的漏電流較小,漏電流主要取決于對(duì)地電阻。當(dāng)電纜受損或老化,對(duì)地絕緣電阻下降,加之現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境潮濕時(shí),電纜的漏電流就會(huì)顯著增加。研究表明,當(dāng)漏電流值達(dá)到300mA時(shí),就可能形成電弧,進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)事故。
合理設(shè)置監(jiān)控點(diǎn),對(duì)電纜漏電進(jìn)行早期預(yù)警,則可以提前發(fā)現(xiàn)和消除火災(zāi)隱患。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種新型綜合系統(tǒng),它可以對(duì)漏電流進(jìn)行早期的監(jiān)控和報(bào)警。該系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用近幾年才開(kāi)始,大部分還處于設(shè)計(jì)或招標(biāo)階段,因此具有重要研究?jī)r(jià)值。
2.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理及功能
2.1工作原理
2.1.1漏電流檢測(cè)原理
基爾霍夫電流定律( KCL)及其推論指出,在任一瞬間,通過(guò)電路中任一不包含電源的假設(shè)封閉面的電流矢量和為零。如圖1所示,在正常情況下,三相四線電源的電流矢量和為零,即IL1+IL2+IL3+IN=0,此時(shí)設(shè)備對(duì)地電流IE和電纜對(duì)地電流IZ均為0,電流互感器測(cè)得的泄漏電流IL=0。當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí),有IE≠0,當(dāng)電纜絕緣受損時(shí),有IZ≠0, IL1+IL2+IL3+IN≠0,此時(shí),電流互感器中的感應(yīng)電流IL ≠0,經(jīng)電氣火災(zāi)探測(cè)器運(yùn)算處理,從而確定漏電流的存在。
圖 1 泄漏電流檢測(cè)原理
2.1.2監(jiān)控報(bào)警原理
Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理為:當(dāng)電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異?;蛲蛔儠r(shí),終端探測(cè)頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)利用電磁場(chǎng)感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對(duì)該信息進(jìn)行采集,并輸送到監(jiān)控探測(cè)器里,經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷,并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較,一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)也輸送到監(jiān)控設(shè)備中,再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識(shí)別、判定,當(dāng)確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)時(shí),監(jiān)控主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào),點(diǎn)亮報(bào)警指示燈,發(fā)出報(bào)警音響,同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報(bào)警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息,迅速到事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查處理,并將報(bào)警信息發(fā)送到集中控制臺(tái)。(如圖2所示為電氣火災(zāi)系統(tǒng)組圖)
圖2(Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng))
2.2系統(tǒng)功能
Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具備以下主要功能:
(1)探測(cè)漏電電流、過(guò)電流等信號(hào)(如下圖3)。
圖3
(2)發(fā)出聲光信號(hào)報(bào)警,準(zhǔn)確報(bào)出故障線路地址,故障點(diǎn)的變化。(如圖4所示)
圖4
(3)儲(chǔ)存各種故障和操作試驗(yàn)信號(hào),信號(hào)存儲(chǔ)時(shí)間不應(yīng)少于365 d。(如圖5所示)
圖5
3.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通的應(yīng)用
3.1設(shè)置依據(jù)和范圍
文獻(xiàn)GB50016-2014,《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定城市軌道交通、一類交通隧道工程的非消防用電負(fù)荷宜設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。雖然采用“宜設(shè)置”,但根據(jù)規(guī)范對(duì)宜是“在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做”的用詞解釋。
對(duì)于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置部位,各規(guī)范的要求也不一致。根據(jù)GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系 統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求,電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)以設(shè)置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則,宜設(shè)置在配電柜(箱)的出線端;在供電線路漏電流大于500mA時(shí),宜在其下配電柜(箱)中設(shè)置。而JGJ 243—2011《交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中則要求,除消防動(dòng)力配電回路外,其他電力、照明區(qū)域或樓層配電箱電源進(jìn)線處應(yīng)設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。
結(jié)合某地鐵線路中Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)和使用情況,建議在城市軌道交通地下車站以下部位設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器(或剩余電流互感器):(如圖5所示)
1)變電所400V開(kāi)關(guān)柜出線,不含變電所至環(huán)控柜的饋出線??紤]到變電所內(nèi)饋出線比較集中,在變電所內(nèi)設(shè)置探測(cè)器可以監(jiān)控饋出電纜及末端設(shè)備的漏電流情況;
2)環(huán)控電控柜內(nèi)的風(fēng)機(jī)饋出線??紤]到變電所至環(huán)控柜的饋出線電流較大,一般采用電纜多拼或者母線槽供電,且末端設(shè)備眾多,漏電流較大,正常情況下的泄漏電流都超過(guò)300mA,因此,環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備的泄漏電流檢測(cè)設(shè)置在環(huán)控電控柜內(nèi)。
圖6
3.2整定值設(shè)置
考慮到地下車站內(nèi)設(shè)備的使用環(huán)境差,部分區(qū)域潮濕,電纜和設(shè)備本身的漏電流較大等因素,在GB50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確要求電氣火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警值宜為300~500mA,結(jié)合某地鐵線路中Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用情況,建議按以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置系統(tǒng)的整定值。
1)系統(tǒng)預(yù)警電流整定值為300mA。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某回路的漏電流值大于300mA時(shí),系統(tǒng)處于預(yù)警狀態(tài)并記錄預(yù)警信息,對(duì)應(yīng)的預(yù)警回路改變顏色,直到故障解除,漏電流小于300mA為止。
2)系統(tǒng)報(bào)警電流整定值為500mA。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某回路的漏電流值大于500mA時(shí),系統(tǒng)處于報(bào)警狀態(tài)并記錄報(bào)警信息,報(bào)警蜂鳴器響起,報(bào)警指示燈常亮,對(duì)應(yīng)的報(bào)警回路改變顏色。值班人員可手動(dòng)關(guān)閉報(bào)警蜂鳴器,但只有當(dāng)檢修人員*解除故障,漏電流小于500mA,并手動(dòng)復(fù)位后,報(bào)警指示燈才會(huì)熄滅。
3.3聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)
根據(jù)GB50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求,在設(shè)置消防控制室(地鐵車站內(nèi)即為車控室)的場(chǎng)所,電氣火災(zāi)監(jiān)控器的報(bào)警信息和故障信息應(yīng)在消防控制室圖形顯示裝置或有集中控制功能的火災(zāi)報(bào)警控制器上顯示??紤]到目前的城市軌道交通都設(shè)置了綜合監(jiān)控系統(tǒng),且綜合監(jiān)控系統(tǒng)在車控室設(shè)置有工作站,同時(shí),綜合監(jiān)控系統(tǒng)也集成或互聯(lián)了FAS(火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng))、BAS(環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))、SCA-DA(電力監(jiān)控系統(tǒng))、PIS (乘客信息系統(tǒng))等系統(tǒng),因此,Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可以直接與綜合監(jiān)控系統(tǒng)連接,將故障信息和報(bào)警信息傳給綜合監(jiān)控系統(tǒng),并在車控室綜合監(jiān)控系統(tǒng)的工作站上顯示。
4.結(jié)語(yǔ)
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種電氣火災(zāi)的早期預(yù)警系統(tǒng),當(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)檢測(cè)出泄漏電流變化,并準(zhǔn)確地給出預(yù)警或報(bào)警信號(hào),將電氣火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)。現(xiàn)代城市軌道交通遵循“以防為主”的安全設(shè)計(jì)理念,Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠盡早地發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)安全隱患,更好地體現(xiàn)出這種設(shè)計(jì)理念。在未來(lái)的城市軌道交通中,該系統(tǒng)將會(huì)更廣泛的應(yīng)用,對(duì)軌道交通的安全運(yùn)行發(fā)揮重要的作用。
參考文獻(xiàn)
[1]王德發(fā).城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案 [J].都市快軌交通,2016(6).
[2]任致程 周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M].北京.中國(guó)電力出版社. 2007. 4.
[3]建筑電氣設(shè)計(jì)疑難點(diǎn)解析及強(qiáng)制性條文[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2015.12.
[4]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè)2013.1版