浅谈电气火灾监控系统在地铁中的应用

2018-06-28潘翔

机电信息 2018年18期

潘翔

（广州地铁集团有限公司，广东广州510030）

0 引言

公安部消防局数据显示，近年来，我国电气火灾多发，造成了重大人员伤亡和财产损失。2011—2016年，我国共发生电气火灾52.4万起，造成3 261人死亡、2 063人受伤，直接经济损失92亿余元。2017年，因电气引发的火灾共有7.4万起，造成370人死亡、226人受伤，直接财产损失11.2亿元。电气火灾已成为火灾发生的主要原因。

随着城市轨道交通的发展，地铁逐渐成为城市的主要交通工具。地铁车站作为公众密集聚集的场所之一，一旦发生火灾，人员的疏散和消防抢险难度极大，将严重影响公众的生命和财产安全。因此，加强城市轨道交通的电气火灾监控及消防安全管理尤为重要。

本文根据广佛线电气火灾监控系统的设置、施工、调试和运营情况，对该系统在设置、施工调试过程中出现的问题及运营运用进行浅析。

1 电气火灾监控系统概述

电气火灾监控系统是一种先期预报警系统，它能对配电回路和用电的漏电、温升等参数进行监控和管理，当被监控的电气线路中被探测的参数超过报警设定值，它能发出报警信号、控制信号并指示报警部位，从而达到电气火灾的提前预警作用。

电气火灾监控系统由电气火灾监控设备和电气火灾监控探测器组成。

1.1 电气火灾监控设备

电气火灾监控设备是能接收来自电气火灾监控探测器的报警信号，发出报警信号和控制信号，指示报警部位，记录、保存并传送报警信息的装置。

1.2 剩余电流式电气火灾监控探测器

剩余电流式电气火灾监控探测器的主要作用是监测电线、电缆的泄漏电流，以判断其绝缘状况是否良好。其工作原理是基于基尔霍夫电流定律，即在任一瞬间，通过电路中任一不包含电源的假设封闭面的电流矢量和为0。图1所示为TN-S系统中剩余电流检测原理图。

（1）正常情况下，三相四线电源的电流矢量和为0，即IL1+IL2+IL3+IN=0。电流互感器测得的泄漏电流I=0。

（2）当用电设备发生接地故障时，故障电流会经过故障点流入大地，导致电源的电流矢量和不为0，即IL1+IL2+IL3+IN≠0。此时，电流互感器中的感应电流I≠0，该电流值即为剩余电流值。

图1 TN-S系统中剩余电流检测示意图

1.3 测温式电气火灾监控探测器

测温式电气火灾监控探测器的作用是探测电气设备接头异常发热情况，一般设置在电气系统的电缆接头、母线等重点发热部位，用于监测设备过热而引起的火灾。

2 广佛线电气火灾监控系统的应用

电气火灾监控系统目前应用于广佛线澜石站至新城东站的车站低压配电系统中，主要由电气火灾监控主机、剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器、数据采集模块、现场总线等组成。下面重点介绍及分析广佛线二期（澜石—新城东）电气火灾监控系统的设置、施工调试问题及运营运用情况。

2.1 广佛线电气火灾监控系统的选型及配置

地铁车站根据负荷重要性将负荷分为三级，对于不同的负荷采用不同的配电形式，为保证配电可靠性，配电形式多为放射式。一般情况下，用电设备设置就地配电箱，由变电所0.4 kV开关柜放射式配电；各类风机、风阀、空调器、冷水系统等环控设备由变电所0.4 kV开关柜馈电至低压环控电控柜，再由低压环控电控柜统一放射式配电至各环控设备。

根据地铁配电系统特点，广佛线电气火灾监控系统的设置如图2所示。

（1）剩余电流式电气火灾监控探测器：型号为DH-GSTN5100，设置在变电所0.4 kV开关柜各馈电回路处。剩余电流值设定为超过500 mA时报警，当达到预先设定的报警剩余电流值时，探测器点亮报警指示灯，同时将报警信息上传给配接的监控设备。

（2）测温式电气火灾监控探测器：型号为DH-GSTN5208，设置在0.4 kV开关柜与变压器的进线处，用于检测0.4 kV开关柜总母线的温升情况。

图2 广佛线电气火灾监控系统设置图

（3）隔离模块：型号为GST-DH9600，分别设置在单个0.4 kV开关柜的总进线侧，当单个开关柜内总线发生故障时，可将发生故障的部分与整个系统隔离出来，以保障其他部分的正常工作，同时便于确定发生故障的总线部位。当故障部分的总线修复后，隔离器可自行恢复工作，将被隔离出去的总线部分重新纳入系统。

（4）电气火灾监控主机：型号为GST-DH9000，分别在0.4 kV低压开关柜室及车站控制室内各设置1台。主机通过二总线与各个探测器连接，为探测器总线通信电路供电，接收来自探测器的报警信号，并发出声、光报警信号和控制信号，指示报警部位，记录、保存报警信息。通过总线通信，电气火灾监控设备也能监视连接各个探测器的故障、总线故障、探测器检测的供电线路的失电状态。

2.2 广佛线电气火灾监控系统施工和调试的问题分析

广佛线电气火灾监控系统在调试阶段中，发现部分馈电回路中的泄漏电流极大，高达1.5 A，经过对现场施工情况及用电设备的配电情况进行排查，发现出现泄漏电流情况主要有如下几个原因：

2.2.1 施工不合理造成误报警

在设计过程中，对于部分用电负荷较大的设备，如环控三级负荷、冷水机组等设备，采用同规格电缆双拼的方式为用电设备供电。在电缆的敷设过程中，施工人员误将双拼的两根供电电缆分别穿入了不同的剩余电流式电气火灾监控探测器中。在用电设备的使用过程中，由于两根电缆分配的电流并不均衡，造成了每根电缆中的电流矢量和不为0，剩余电流式电气火灾监控探测器误报警。

在双拼电缆供电的情况下，需将双拼的两根电缆敷设穿入同一个剩余电流式电气火灾监控探测器中。

2.2.2 双电源切换装置设计选型、设备接线不合理导致误报警

所用电系统、事故照明蓄电池成套装置、信号系统等设备，属于车站一类负荷，在现场设置双电源切换装置，分别由0.4 kV开关柜的两段母线的两个回路供电。由于系统设计原因，进线断路器或电源切换装置选用3极，双回路进线的零线在柜内采用直接并接方式。当主用回路正常供电时，备用回路零线中产生泄漏电流，导致主用回路和备用回路的剩余电流式电气火灾监控探测器检测到该回路电流矢量和不为0，造成了误报警情况。

双电源切换装置在切换相线的同时，应切断备用回路的零线，即用于双电源切换的ATS、接触器或断路器应选用4极，不应采用3极；单相回路应采用2极，不应采用单极。

综上情况，电气火灾监控系统在地铁运用中检测到各回路剩余电流偏大主要是因为系统设计、施工接线等方式不合理，并非线路或设备真正发生漏电。在各用电设备系统设计、选型及电气火灾监控装置施工的各个环节，都需全面考虑，避免电气火灾监控装置出现误报警情况。