浅谈地铁内电气火灾监控系统的设置

陈冲

摘 要：由于近年来电气火灾事故居高不下，有关专家积极呼吁尽快采取有效的技术防范措施，遏制电气火灾的上升势头，政府有关部门也非常重视，相继制订或修改了有关标准规范，要求在建筑中设置电气火灾监控系统。地铁属于人员密集场，作为火灾防范重要场所宜设置电气火灾监控系统。而地铁，尤其是地下站式地铁，由于环境特殊，电气火灾监控系统的设置有其特殊性。文章就华东地区某城市已运营地铁线路中电气火灾监控系统使用过程中产生的问题，通过对规范条文理解、华东地区部分大中型城市地铁电气火灾监控系统设置调研、部分漏电产生原因等方面进行分析，给出地铁电气火灾监控系统设计方案建议。 关键词：地铁；电气火灾；可靠性

1 設计规范中有关要求设置电气火灾监控系统的相关条文

1.1 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

13.12.1为防范电气火灾，下列民用建筑的配电线路设置防火剩余电流的动作报警系统时，应符合下列规定：

除住宅外，火灾自动报警系统保护对象分级为一级的建筑物的配电线路，宜设置防火剩余电流动作报警系统。

1.2 《火灾自动报警设计规范》GB50116-2013

9.2.1剩余电流式电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则，宜设置在第一级配电柜（箱）的出线端。在供电线路泄露电流大于500mA时，宜在其下一级配电柜（箱）设置。

9.2.2剩余电流式电气火灾监控探测器不宜设置在TT系统的配电线路和消防配电线路中。

1.3 《交通建筑电气设计规范》JGJ243-2011

14.3.2：1 火灾自动报警系统保护对象分级为一级的交通建筑配电线路，应设置电气火灾监控系统；除消防动力配电回路外，其他电力、照明区域或楼层配电箱电源进线处应设置防电气火灾的剩余电流动作报警器。

从上述规范的要求可以总结如下：（1）地铁的地下车站属于一级交通建筑，应设置剩余电流式电气火灾监控系统。（2）消防电气回路不宜设置剩余电流式电气火灾监控系统。

2 华东地区某城市已运营线路剩余电流式电气火灾报警系统设置情况及问题分析

该城市已运营线路在地下车站设有电气火灾报警系统，主机设在车站控制室，剩余电流式电气火灾探测器设在变电所400V低压开关柜内各分回路馈线侧（不含环控电控室进线）、环控电控室内消防设备及容量超过20kW的通风空调设备分回路馈线侧、照明配电箱总进线侧及EPS进线侧设置。

通过现场测试发现EPS应急电源、集中UPS电源（UPS电源回路监控器装设在400V馈线侧）、带变频器设备（排烟风机、冷冻水泵等）等设备漏电较大。

理论分析漏电电流较大的原因：设备工作的时候要对市电进行滤波、整流、稳压、逆变，这个过程中会产生严重的高次谐波干扰。当高次谐波过大时，对地电容将减小，这时候就会产生正常的泄电电流，通过地线释放，出现了类似漏电的现象，此自然泄露电流无法避免，跟设备质量性能等有关。

施工方面，经与设备厂家现场观测漏电报警回路发现，部分报警回路有施工明显错误的情况，如下所示：

（1）发现某站照明配电箱测试回路零线未穿漏电火灾监控探测器，具体情况如下图1所示。

（2）某站水泵配电箱多个测试回路地线接入漏电火灾监控探测器，具体情况如下图2所示。

以上问题为施工中普遍会产生的错误，均会使漏电电流增大，进而使剩余电流式电气火灾监控探测器报警。

3 华东部分大中型城市地铁内剩余电流式电气火灾监控系统设置情况

3.1 已运营线路调查

苏州地铁1号线设置剩余电流式电气火灾监控系统，设置情况为：在变电所400V低压开关柜内各分回路馈线侧（不含环控电控室进线）、环控电控室内消防设备及容量超过20kW的通风空调设备分回路馈线侧、照明配电箱总进线侧及EPS进线侧设置。

无锡地铁1、2号线设置剩余电流式电气火灾监控系统，设置情况同苏州地铁1号线。

宁波地铁1、2号线均未设置剩余电流式电气火灾监控系统。

南京地铁已运营的1、2、3、10、S1、S8号线均未设置剩余电流式电气火灾监控系统。

3.2 在建线路调查

苏州地铁5号线不设剩余电流式电气火灾监控系统。

南京地铁4、5号线、1号线北延线设置剩余电流式电气火灾监控系统，设置情况：在400V开关柜馈线侧（不含环控电控室进线）、环控电控室内消防设备及容量超过20kW的通风空调设备。

常州地铁1、2号线设置剩余电流式电气火灾监控系统，设置情况：在400V开关柜馈线侧（不含环控电控室进线）。

上海地铁13、18号线不设置剩余电流式电气火灾监控系统。

宁波地铁3、4、5号线设置剩余电流式电气火灾监控系统，设置情况：在400V开关柜馈线侧（不含环控电控室进线）。

从上述各地地铁剩余电流式电气火灾监控系统设置情况可以总结如下：剩余电流式电气火灾监控系统宜在地铁上设置，虽不是强制实施，但随着近年来对防火防灾的愈加重视，各地地铁项目也对此更加重视。

4 剩余电流及产生原因分析

地铁因环境特殊，漏电有其特殊原因，如下：

4.1 电缆或电气设备本身的原因

（1）敷设在地下的电缆，由于环境潮湿，且运行多年，其绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，使正常运行时系统对地的绝缘阻抗偏低或发生漏电。

（2）偶然的过电压冲击，使绝缘水平较低处发生击穿，产生集中性漏电。

（3）开关设备长期使用，接线板潮湿可能造成漏电。

（4）内部元件或导线，因某种原因使绝缘恶化、导线头碰外壳造成漏电。

4.2 因施工安装不当引起漏电

电缆施工接线错误，如误将相线与地线相接，通电后就会发生漏电。

4.3 变频器产生的漏电电流

当变频器送电时，输出的PWM电压波形含有大量谐波，这些谐波会通过电机绕组的对地寄生电容和电机电缆线的对地寄生电容产生出对地漏电流。

4.4 UPS电源系统产生的漏电电流

由于UPS都有前置低通滤波器，抑制从电网进入的两种干扰：常模干扰和共模干扰。常模干扰是随输入电流一同进入的干扰，而共模干扰是火线和地线通向串入的干扰电流，必须将它们泄漏到地，这就需要接入抑制共模干扰的电容器。这两个电容加电瞬间的起始充电电流会很大，其漏电电流最大可达输入电流的5%。

5 剩余电流式电气火灾监控系统设置、电气设备选择、施工方面的建议

5.1 不需设置剩余电流式电气火灾报警系统分析

（1）消防电源回路（包括平消兼用回路），包括消防水泵、废水泵、参与消防的风机、FAS、BAS、站台门等，按《火灾自动报警设计规范》GB50116-2013 9.2.2条的规定可不设。

（2）安全照明回路，因自带漏电保护器，漏电电流超过30mA会切断回路，因此可以不设。

（3）带漏电保护的回路，一般漏电保护包括广告照明回路，商铺配电箱、维修配电箱、银行，这类回路自带漏电保护，漏电电流超过30mA，回路自行切断，可不设剩余电流式电气火灾监控探测器。

（4）环控电控柜内的电动机回路，因有其他电气保护措施，如电动马达保护带漏电保护功能，因此不建议设置。

（5）AFC系统终端设备，设置了漏电保护。

（6）门禁系统终端设备，安全电压，带漏电保护。

（7）通信信号系统参与消防，也建议纳入消防设备考虑。

5.2 建议设置剩余电流式电气火灾报警系统分析

（1）照明配电箱，由于LED灯具普遍存在漏电现象，且灯具人员配线时往往会有重复接地等错误产生，因此建议出线回路设置剩余电流式电气火灾报警系统。

（2）现场水泵配电箱，因水泵往往在潮湿环境中，配电箱漏电对通行、维护人员会产生危害，因此建议设置剩余电流式电气火灾报警系统。

5.3 对施工方面的建议

安装时，必须严格区分N线和PE线，N线为蓝色，PE线为黄绿色，不能随意用线。N线应通过漏电火灾监控系统的电流互感探测器，PE线严禁通过漏电火灾监控系统的电流互感探测器。

对电缆接头的绝缘进行严格控制，采用绝缘好，泄露电流小的导体连接方式，并事后进行检测。配电系统包括设备、管线等安装到位后，未接通电源前，应对回路绝缘性能进行测试，核实PE、N线的接线。

6 结束语

电气火灾监控系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，能有效预防常见的因漏电导致接地电弧所引起的建筑物电气火灾事故，对保护人身安全也有积极意义，尤其是在地铁这种人员密集、疏散不易的场所，更对地铁安全有举足轻重的作用。作为地铁设计人员，应当深入研究，让该系统能切实保障公民的生命健康安全。

参考文献

[1]GB50157-2013地铁设计规范[S].

[2]GB50490-2009城市轨道交通技术规范[S].

[3]GB50016-2014建筑设计防火规范[S].

[4]JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].

[5]GB50116-2013火災自动报警设计规范[S].

[6]JGJ243-2011交通建筑电气设计规范[S].