剩余电流式火灾监测系统在地铁消防中的应用
2018-04-15晁伟
晁伟
南京地铁运营有限责任公司 江苏南京 210012
根据消防部门的统计，在全国各类火灾事故中，电气火灾约占总数的35%，而地铁作为电力驱动的公共交通工具，属于公众聚集区，一旦发生火灾，疏散困难，因此设置电气火灾监测系统对于地铁火灾预防显得十分必要。
正是由于电气火灾的易发性，国内有关标准和规范对电气火灾监测的要求已日渐明确，GB50016-2014《建筑设计防火规范》规定，各种类型的影剧院、馆所、仓库、住宅小区、医院、商店、学校等场所宜设置剩余电流式电气火灾监测系统。在GB50054-2011《低压配电设计规范》中规定，城市轨道交通地下车站宜设置剩余电流式火灾监控系统。目前，在全国各地城市轨道交通专家评审中，也都要求设置电气火灾监控系统。而剩余电流式火灾监测系统作为电气火灾监测的成熟产品，已逐渐被各城市地铁采用。
1 剩余电流式火灾监测系统简介
1.1 剩余电流监测系统工作原理
剩余电流是指在无施加电压的情况下，电气中相互绝缘的金属零件之间，或接地部件与带电部件之间，通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流。
依据基尔霍夫电流定律（KirhhoffsCurrentLaw）进行测量：在同一时刻，电路中流入和流出同一个节点的电流矢量和为零。以地铁中常用的TN-S低压配电接地系统为例进行说明（详见图1）IL1+IL2+IL3+IN=0。
图1 剩余电流监测系统示意图
在设备与线路无任何漏电的情况下，正方向进入和负方向流出剩余电流互感器的电流矢量和为零。此时，剩余电流互感器感应出的二次电流也为0。当某相发生接地故障时，其对地发生漏电，此时流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和不再为零，此电流使剩余电流互感器的环形铁芯中产生磁通，继而产生报警信号。
1.2 剩余电流监测系统的组成
剩余电流监测系统一般由剩余电流检测元件、现场处理设备和集中监测(控)设备等组成。现场处理设备接收剩余电流检测元件的信号，经处理后与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，再经集中监测(控)设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控主机发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到现场进行检查处理。
2 剩余电流监测系统在地铁中的应用
本文结合南京地铁所用的剩余电流监测系统，对系统设计和使用进行说明。
2.1 探测器设置位置
地铁车站内主要考虑的保护对象是处在环境相对恶劣的中长距离缆线，以及节点较多且长期满载运行的配电箱。
（1）对于较长距离的电力输送，其中的密集母线槽由于接头位置绝缘不足可能出现问题，再加上密集母线槽接头数量本身就较多，所以可以借助剩余电流检测设备来实时监测密集母线槽的绝缘情况。
（2）变电所400V开关柜出线，由于剩余电流检测设备通常是用来监控出电缆剩余电流情况，所以进线回路可以不安装。
（3）区间隧道水泵供电回路，由于地铁隧道内水泵电缆长期处于通电状态，这些设备的安装环境相对较差，温度较高，并且还会受到外界物质的侵蚀，所以时间一长绝缘水平下降很快，极易产生绝缘受损现象，所以这些位置也应设置探测器进行检测[1]。
（4）地铁站台、站厅照明回路，由于照明回路接头较多，如果安装过程出现疏忽很容易导致绝缘受损等事故，所以对于这些位置的剩余电流检测非常必要。
2.2 剩余电流报警参数设定
在GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》中明确要求电气火灾探测器报警值宜设置在300-500mA，南京地铁剩余电流报警值也严格按照规范建议设置。
（1）系统预警电流设置为300mA。当系统检测到某回路的剩余电流值大于300mA时，系统处于预警状态并记录预警信息，预警指示灯闪烁，对应的预警回路改变颜色，同时闪烁，直到故障解除，剩余电流小于300mA为止。
（2）系统报警电流设置为500mA。当系统检测到某回路的剩余电流值大于500mA时，系统处于报警状态并记录报警信息，报警蜂鸣器响起，报警指示灯闪烁，对应的报警回路改变颜色，同时闪烁。值班人员可手动关闭报警蜂鸣器，但只有当检修人员彻底解除故障，剩余电流小于300mA时，报警指示灯和报警回路闪烁才能停止。
（3）使用体验
由于线路用电设备负荷变化较大，接地系统腐蚀老化后也造成误报率较高，目前也在根据现场实际情况对预警电流和报警电流值进行调整，这还需要一个长期磨合的过程。
3 结语
通过对剩余电流式火灾监控系统的使用，可以有效的监测电气设备由于过热、电弧或者漏电等诱因导致的火灾，对火灾起到预防的作用，一旦地铁各系统有火灾倾向，预测系统会将预警信息及时做出反馈，使现场人员提高警惕，规避火灾风险，虽然在目前的使用中，还存在一定的误报现象，但随着在地铁行业的推广和使用，我们相信假以时日，剩余电流式火灾监控系统的预警一定会更加准确。
