浅谈电气火灾监控系统在地铁中的应用

2021-09-10 13:43 发布人：admin

摘要：地铁施工不规范、线路老化、超负荷使用大功率电器等多种因素的影响，极易引发电气火灾，采用先进的智能监控手段加强对电气设施设备的监控已成为必然趋势。本文简单介绍电气火灾监控系统，提出在地铁车站应用中几点问题并进行探讨。
关键词：电气火灾；剩余电流；探测器；地铁

0引言
随着经济建设和城市化的快速发展，城市轨道交通的运营里程不断增加，现代化电气设备大规模投入使用，电气安全逐渐成为地铁运营单位关注的重点，电气火灾监控系统的投入使用能够提供早期预警，避免或减少人员伤亡和财产损失。

1电气火灾监控系统安装的必要性
据统计，2018年全社会用电量68449亿千瓦时，相比2009年增加了89.89%，用电量大幅度增加的同时，我国火灾发生率也在升高，2018年全国共接报火灾23.7万起，亡1407人，伤798人，直接财产损失36.75亿元，同2009年相比，起数增加86.61%，亡人上升30.76%，伤人上升37.59%，损失上升178.41%。从引发火灾的直接原因来看，2018年因电线短路、过负荷及电气设备故障等违反电气安装使用规定引发的火灾占总数的34.6%，67起较大火灾中，37起为电气引起；4起重大火灾中，3起为电气引起，电气火灾已占火灾起因。
火灾发生数量大幅度的增加，尤其是电气火灾剧增，给国家经济和人民生命财产造成了巨大损失。电气火灾的发生是由多方面因素造成的，如：安装或接线不当造成相间短路、设备或线路潮湿导致相间短路、设计不当或电气故障导致电气线路载流量远超过设计值、机械损伤或绝缘老化造成线路漏流等，均有可能引发电气火灾。

2剩余电流式电气火灾监控系统主要构成
剩余电流式电气火灾监控系统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、温度传感器、隔离器及电气火灾监控图形显示系统等设备构成。
电气火灾监控主机主要为探测总线通信线路供电，同时能接收探测器的报警信号，发出声、光报警信号和控制信号，指示报警部位，记录并保存报警信息的装置。
剩余电流式电气火灾监控探测器能够检测配出供电线路的剩余电流，当剩余电流达到报警设定值时，通过总线将报警信息传送给电气火灾监控设备。
隔离器是保护系统总线正常工作的重要设备，当总线发生超过隔离器动作电流或总线短路故障时，隔离器动作切断短路故障所在的总线支路，从而保护系统其他部分正常运行。
电气火灾监控图形显示系统是图形显示装置，采用大屏幕图形化显示整个供电线路供电状况、供电线路剩余电流数值、报警故障信息、历史事件记录等各种信息。

3电气火灾监控系统工作原理
剩余电流式探测器核心为零序电流互感器，现场应用时，将三相线A、B、C与中性线N一起穿过零序电流互感器，通过检测三相的电流矢量和，即零序电流。正常情况下，线路与电气设备各相电流的矢量和等于零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，二次侧绕组感应电压并输出电压信号，从而测出剩余电流。考虑电气线路的不平衡电流、线路和电气设备正常的泄漏电流，实际的电气线路都存在正常的剩余电流，只有检测到剩余电流达到报警值时才报警。
电气火灾监控主机与多个剩余电流式探测器通过二总线连接，通过现场总线向探测器发出巡检命令，接收探测器的状态信息，当电气火灾监控主机监测到异常信息时，进行声光报警并显示相应信息和信息类型。电气火灾监控主机还可以连接图形显示系统，将相关数据信息以图形化形式显示，并可以实现信息数据的保存、存储和查询功能。

4电气火灾监控系统在地铁中的应用
地铁车站作为人员密集场所，大量电气设备的使用给人们带来便利的同时也带来了火灾隐患，因此电气火灾监控系统的应用成为必然趋势。以南京地铁为例，南京地铁在最近几年新开通的四号线、宁和线、宁溧线及宁高线采用了SRUF-8000(Ⅱ)型号的电气火灾监控报警系统，监控主机安装在消防控制室或0.4KV开关柜室内，采用RS485方式与FAS主机进行通讯，将报警信号传输至南京地铁火灾自动报警系统网络。探测终端设置在0.4KV开关柜的柜体内出线端，采用SRUF-3000（II）型号的探测器和SRTC-YS型号采集器，考虑到地铁运营安全的特殊性，探测系统发现异常后只报警不动作切断电源。

5应用中几点问题探讨与分析
剩余电流式电气火灾监控系统能够直观、全面地监测整套供电系统的剩余电流数据、剩余电流报警及供电线路失电状态等信息，及早发现电气火灾隐患可以降低火灾发生的风险，但在实际使用过程中，仍会发现一些问题需要进行探讨和分析：
（1）系统应用初期存在较多误报警情况，可能是有两方面的原因：一方面是由零地混接、零地反接、漏电叠加、真实漏电等情况造成的，此类问题通过整改均能消除误报警；另一方面是由零地共接问题导致的，主要为射流风机、人防门等部分设备出厂即存在零地共接问题，此类问题目前只能通过调整电气火灾监控探测系统的报警值来消除误报警，因此建议在设计阶段明确各专业设备是否存在零地共接问题，从源头进行控制，同时针对目前现场无法整改的情况，建议通过增加测温式探测器或更换组合式电气火灾监控探测器，采取剩余电流报警与温度探测报警相结合的方式来判断是否存在火警。
（2）地铁车站涉及庞大的供电系统回路，大部分项目只在0.4KV柜体出线端设置剩余电流检测线圈，对于照明回路中存在的漏电流叠加情况无法识别，可能会造成误报警，建议容量超过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进线侧设置二级探测回路。
（3）既有项目加装电气火灾监控系统时，存在终端配电箱体积较小，无法安装探测器的情况，建议相关产品设计单位能够提供更多的解决方案。

6安科瑞安全用电云平台及选型
6.1安科瑞安全用电云平台介绍

Acrelcloud-6000安全用电云管理系统能够对剩余电流、设备温度、故障电弧等电气故障进行实时监控、报警、记录，并且通过云端的远程控制。设备与云端的通讯方向不受限制，能上传数据、透传指令，并时间显示实时状态。通过对上传至云端的数据进行分析，为用户提供火灾隐患的相关数据，能够及早的发现问题并实施排查，避免火灾的发生。另一方面，云平台提供超大容量的信息储存及稳定的服务，提升了服务质量，对用户的长远发展具有战略意义。此外，该系统通过集中监控，使得数据通过每个节点的4G网络传输至云端集中式管理和监控，主控端布置于城市消防大队，从而能够对采集的信息进行统一的监控和管理。

具体功能如下：
（1）安全用电监管服务系统包含安全用电管理云平台、电脑终端显示系统、手机APP、漏电探测器、漏电互感器、电流互感器等。
    （2）安全用电监管服务系统平台能展示剩余电流、温度、电流等电气安全参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线、实时报警数据等，能实时显示现场服务次数、排除隐患数、未排除隐患数、报警未处理数、常规巡检及产品维护等数据，监管数据能保存十年以上。
    （3）手机APP软件同时具有IOS版本和安卓版本，能通过手机APP对每条报警记录进行呼叫，便于紧急情况下能尽快通知用电单位。
    （4）能对各个单位及设备的电气安全运行情况进行自动统计和分析评估，并随时展示电气安全运行分析报告。
    （5）监控探测终端产品满足国家法律法规和有关技术标准（GB14287.2《剩余电流式电气火灾监控探测器》和GB14287.3《测温式电气火灾监控探测器》）的要求，并通过国家消防产品质量监测检验中心提供的消防3C认证。
    （6）漏电探测器能同时探测剩余电流、四路温度、三相电流等参数值，并能通过无线以移动通讯网络接入安全用电监管系统平台。
6.2产品选型
6.2.1漏电火灾监控探测器

6.2.2故障电弧探测器
安科瑞故障电弧产品型号代码为AAFD，共有两种电流等级，可监测回路故障电弧的发生，并及时预警，提醒用户处理，防止电弧导致的火灾的发生。

AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用电平台，该产品不可在同一台AF-GSM400下与ARCM混接。如图：

6.2.3限流式保护器
安科瑞限流式保护器型号代码为ASCP200-1，有三种电流等级，可监测回路短路过载等故障信息，发生故障时预警和产生灭弧效果，防止电弧导致的火灾的发生。

ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用电平台，也能够通过插入SIM卡直接上传到平台。
以下是ASCP200-1的主要功能：
短路保护功能。保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护，并发出声光报警信号。
过载保护功能。当被保护线路的电流过载且过载持续时间超过动作时间（3…60秒可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号。
表内超温保护功能。当保护器内部器件工作温度过高时，保护器启动超温限流保护，并发出声光报警信号。
过、欠压保护功能。当保护器检测到线路电压过压或欠压时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
配电线缆温度监测功能。当被监测线缆温度超过报警设定值时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
漏电流监测功能。当被监测的线路漏电超过报警设定值时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
保护器具有1路RS485接口，1路2G无线通讯，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控。
6.2.4剩余电流互感器

6.2.5 AF-GSM400-2G/4G无线上传模块
AF-GSM400-2G/4G/CE模块是一款2G/4G有线无线模块，该无线模块为安全用电云平台专用模块。
AF-GSM400接入每块仪表所需流量为20M/月，单个模块可以接入30块仪表。默认上传间隔2分钟，如发生报警，会实时上传数据。
6.2.6温度传感器

温度传感器为一热敏电阻NTC，它提供0-120°的温度监控基准，可以用来监测线缆或配电箱体的温度，提供温度保护。
7结束语
电气火灾监控系统只能作为一种电气火灾预防措施，根本上还是需要从源头进行管控，如提高供配电系统的设计、选材、施工、维护和提高用电设备安全等级，采取多方面的有效
措施进一步降低电气火灾发生的概率。

参考文献
[1]GB 50157-2013.地铁设计规范[S].北京:中国标准出版社,2013.
[2]吴如品.浅析剩余电流式电气火灾监控系统在地铁中的应用.
[3]安科瑞安全用电管理云平台手册.2020.02版.

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