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淺析城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

jf_33322369 ? 來源:jf_33322369 ? 作者:jf_33322369 ? 2024-01-10 10:23 ? 次閱讀
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程瑜
安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801
摘要:結(jié)合某地鐵某1、2號線中電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、施工、調(diào)試、運(yùn)營等情況,闡述城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的具體設(shè)計方案,主要包括系統(tǒng)設(shè)置范圍的變電所某400V某柜及環(huán)控電控柜出線;系統(tǒng)預(yù)警和報警整定值300mA和500mA;系統(tǒng)直接與綜合監(jiān)控系統(tǒng)做通信接口等。另外,還指出城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在實際設(shè)計和施工過程中需要注意的事項,主要包括在設(shè)計中只對故障回路進(jìn)行檢測、報警而不聯(lián)動故障回路斷路器跳閘,建議選擇一體式監(jiān)控探測器并且事先預(yù)留安裝位置等;在施工中N線需穿過探測器,而PE線則不能穿過探測器等,為后續(xù)城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和施工提供參考。
關(guān)鍵詞:城市軌道交通;電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng);泄漏電流;探測器;整定值
1.泄漏電流引發(fā)電氣火災(zāi)的原因
一般情況下,交流供電電纜的泄漏電流產(chǎn)生有兩個原因,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窮大。當(dāng)交流電源電壓為V,頻率為f,電纜對地電阻為R,電纜電容為C時,電纜的泄漏電流可以表示為1=V/(R+1/2πfC)由此可知,電纜對地電阻R越大,對地電容C越小,則泄漏電流越小。然而,電纜的對地電容與電纜結(jié)構(gòu)及敷設(shè)方式有關(guān),且電容引起的泄漏電流較小,因此泄漏電流主要取決于對地電阻。當(dāng)電纜受損或老化,對地絕緣電阻下降,加之現(xiàn)場環(huán)境潮濕時,電纜的泄漏電流就會顯著增加。研究表明,當(dāng)泄漏電流達(dá)到300mA時,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,對電纜泄漏電流進(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),它可以對泄漏電流進(jìn)行早期的監(jiān)控和報警。該系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用近幾年才開始,大部分還處于設(shè)計或招標(biāo)階段,因此具有重要研究價值。
2.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理及功能
2.1某監(jiān)控報警原理
電流互感器檢測到的泄漏電流五,經(jīng)電氣火災(zāi)探測器A/D轉(zhuǎn)換,變換為數(shù)字量,并經(jīng)數(shù)據(jù)處理后由通信線上傳至監(jiān)控主機(jī),監(jiān)控主機(jī)將該泄漏電流與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較,從而判定泄漏電流是否達(dá)到預(yù)警、報警條件。當(dāng)泄漏電流達(dá)到預(yù)警、報警條件時,監(jiān)控主機(jī)發(fā)出聲音,將泄漏電流超標(biāo)的回路在監(jiān)視器上以不同顏色予以標(biāo)示,并將相關(guān)的報警回路編號、泄漏電流值、報警時間等信息記錄在系統(tǒng)存儲器中,現(xiàn)場檢修人員根據(jù)系統(tǒng)提示,對該回路進(jìn)行及時的檢修維護(hù),確保泄漏電流回到預(yù)警值以下。
2.2某系統(tǒng)功能
不同廠家生產(chǎn)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能有差異,但都具備以下主要功能:泄漏電流檢測、報警功能;泄漏電流預(yù)警值、報警值在線整定功能;歷史數(shù)據(jù)管理和事件打印功能;用戶權(quán)限管理功能;通信功能。總之,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要用來實時監(jiān)測泄漏電流、實時預(yù)防和報告電氣火災(zāi)事故,在不同的城市軌道交通中應(yīng)用時,應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整設(shè)計方案。
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
根據(jù)JCJ243—2011《交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定,城市軌道交通地下車站火災(zāi)保護(hù)對象為一級,應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。在JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》和GB50054—2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定,城市軌道交通地下車站宜設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。目前,在全國各地城市軌道交通消防驗收和專家評審中,也都要求設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。對于電氣火災(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)GB50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求,電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器應(yīng)以設(shè)置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則,宜設(shè)置在第一級配電柜(箱)的出線端;在供電線路泄漏電流大于500mA時,宜在其下一級配電柜(箱)中設(shè)置。而JGJ243—2011《交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中則要求,除消防動力配電回路外,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)置防電氣火災(zāi)的剩余電流動作報警器。結(jié)合某地鐵1、2號線中電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實際設(shè)計和使用情況,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)探測器(或泄漏電流互感器)
1)變電所400V開關(guān)柜出線,不含變電所至環(huán)控柜的饋出線。考慮到變電所內(nèi)饋出線比較集中,在變電所內(nèi)設(shè)置探測器可以監(jiān)控饋出電纜及末端設(shè)備的泄漏電流情況;
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,泄漏電流較大,正常情況下的泄漏電流都超過300mA,因此,環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備的泄漏電流檢測設(shè)置在環(huán)控電控柜內(nèi)。
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)備本身的泄漏電流較大等因素,在GB50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中明確要求電氣火災(zāi)探測器報警值宜為300~500mA,筆者結(jié)合某地鐵1、2號線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和使用情況,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)檢測到某回路的泄漏電流值大于300mA時,系統(tǒng)處于預(yù)警狀態(tài)并記錄預(yù)警信息,預(yù)警指示燈閃爍,對應(yīng)的預(yù)警回路改變顏色,同時閃爍,直到故障解除,泄漏電流小于300mA為止。
2)系統(tǒng)報警電流整定值為500mA。當(dāng)系統(tǒng)檢測到某回路的泄漏電流值大于500mA時,系統(tǒng)處于報警狀態(tài)并記錄報警信息,報警蜂鳴器響起,報警指示燈閃爍,對應(yīng)的報警回路改變顏色,同時閃爍。值班人員可手動關(guān)閉報警蜂鳴器,但只有當(dāng)檢修人員徹底解除故障,泄漏電流小于300mA時,報警指示燈和報警回路閃爍才能停止。
3.3某接口設(shè)計
GB50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》要求,在設(shè)置消防控制室(地鐵車站內(nèi)即為車控室)的場所,電氣火災(zāi)監(jiān)控器的報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)置有監(jiān)視工作站,同時,綜合監(jiān)控系統(tǒng)也集成或互聯(lián)了FAS(火災(zāi)自動報警系統(tǒng))、BAS(環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))、SCADA(電力監(jiān)控系統(tǒng))、PIS(乘客信息系統(tǒng))等系統(tǒng),因此,建議電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)直接與綜合監(jiān)控系統(tǒng)做通信接口,將故障信息和報警信息傳給綜合監(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.系統(tǒng)設(shè)計、施工中注意的問題
4.1系統(tǒng)設(shè)計注意問題
根據(jù)某地鐵1、2號線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計、施工、調(diào)試及運(yùn)營的經(jīng)驗,在系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品選型上應(yīng)注意以下問題:
1)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)只對故障回路進(jìn)行檢測、報警,不聯(lián)動故障回路斷路器跳閘;
2)探測器應(yīng)設(shè)置在斷路器的下端;
3)考慮到車控室的面積有限,電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)應(yīng)選用壁掛式,在車控室內(nèi)與火災(zāi)報警系統(tǒng)主機(jī)并排安裝;
4)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器選擇一體式監(jiān)控探測器,將監(jiān)控報警功能與剩余電流傳感探測功能一體化。由于城市軌道交通設(shè)備繁多、電磁環(huán)境復(fù)雜,一體式監(jiān)控探測器可以有效避免電磁干擾引起的測量誤差;
5)電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)應(yīng)能人工消除蜂鳴器報警音,在監(jiān)控主機(jī)上可以對現(xiàn)場的探測器進(jìn)行整定值設(shè)置和復(fù)位操作;
6)400V開關(guān)柜、環(huán)控柜(或其他柜體)內(nèi)的探測器,在設(shè)備生產(chǎn)的時候一定要預(yù)留探測器安裝空間,并考慮探測器的安裝方式,有條件的情況下,應(yīng)在設(shè)備出廠的時候?qū)⑻綔y器安裝好。
4.2某系統(tǒng)施工注意問題
在施工過程中,由于多數(shù)軌道交通施工單位沒有電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的施工經(jīng)驗,導(dǎo)致現(xiàn)場出現(xiàn)較多的技術(shù)問題,主要有以下幾方面:
1)各回路的L1、L2、L3三個相線和N線均要穿過探測器(或互感器),而PE線不能穿過探測器(或互感器),否則系統(tǒng)檢測的泄漏電流偏小,不能準(zhǔn)確反映線路或設(shè)備的故障情況。對于單相供電的設(shè)備,相線和N線穿過探測器(或互感器),PE線則不能穿過探測器(或互感器);
2)因礦物絕緣電纜沒有專門的PE線,一般將礦物絕緣電纜的外殼(銅皮)當(dāng)PE線使用,此時應(yīng)避免礦物絕緣電纜的外殼穿過探測器(或互感器);
3)系統(tǒng)通信線纜與供電線纜同路徑敷設(shè)時,通信線纜應(yīng)選用帶屏蔽層的線纜;
4)施工時,應(yīng)先安裝探測器(或互感器),再敷設(shè)柜內(nèi)或箱內(nèi)的電纜,最后將電纜接至饋線斷路器,施工順序錯誤將導(dǎo)致返工,并可能出現(xiàn)電纜不夠長的問題。
5.安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
5.1某概述
Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運(yùn)行的系統(tǒng),已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認(rèn)證,并且均通過嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗,保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運(yùn)行,現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視,實現(xiàn)對電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報警,當(dāng)必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標(biāo)的配電回路;并根據(jù)用戶的需求,還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。
5.2某應(yīng)用場合
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
5.3某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4某系統(tǒng)功能
1)監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息,報警時發(fā)出聲、光報警信號,同時設(shè)備上紅色“報警”指示燈亮,顯示屏指示報警部位及報警類型,記錄報警時間,聲光報警一直保持,直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠(yuǎn)程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。

2)當(dāng)被監(jiān)測回路報警時,控制輸出繼電器閉合,用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備,當(dāng)報警消除后,控制輸出繼電器釋放。
3)通訊故障報警:當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時,監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示,同時設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮,并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警:當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時,監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息,可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報警聲響。

4)當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時,將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中,當(dāng)報警解除、排除故障時,同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。


5.5某配置方案

6.結(jié)束語
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)生故障時能夠及時檢測出泄漏電流變化,并準(zhǔn)確地給出預(yù)警或報警信號,將電氣火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)?,F(xiàn)代城市軌道交通遵循“以防為主”的安全設(shè)計理念,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)計理念。在未來的城市軌道交通中,該系統(tǒng)將會得到更廣泛的應(yīng)用,對軌道交通的安全運(yùn)行發(fā)揮重要的作用。
【參考文獻(xiàn)】
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[8]安科瑞消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)/防火門監(jiān)控系統(tǒng)/消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)/電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)選型手冊.2022.05版
作者簡介:程瑜,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為用電安全管理的研發(fā)與應(yīng)用

審核編輯 黃宇

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    近日,以“自主領(lǐng)先 煥新前行”為主題的第一屆城市軌道交通既有線設(shè)備設(shè)施改造技術(shù)研討會在株洲召開。
    的頭像 發(fā)表于 12-10 10:15 ?1335次閱讀

    淺談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)城市軌道交通的研究與應(yīng)用

    文章以城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)為研究方向。對城市軌道交通電氣火災(zāi)
    的頭像 發(fā)表于 11-08 16:51 ?710次閱讀
    淺談<b class='flag-5'>電氣</b><b class='flag-5'>火災(zāi)</b><b class='flag-5'>監(jiān)控</b><b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>在<b class='flag-5'>城市軌道交通</b>的研究與應(yīng)用

    智能照明控制系統(tǒng)軌道交通中的研究及其應(yīng)用

    城市軌道交通作為大運(yùn)量公共交通運(yùn)輸系統(tǒng),從早期的只能滿足廣大乘客的交通需求至今拓展到乘客的出行、生活、購物、等各個方面。城市軌道交通的人員服務(wù)水平已逐步提高。所以,為提升乘客對
    的頭像 發(fā)表于 11-04 11:13 ?659次閱讀
    智能照明控制<b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>在<b class='flag-5'>軌道交通</b>中的研究及其應(yīng)用

    維諦技術(shù)(Vertiv):什么樣的UPS才能滿足軌道交通場景的特殊需求?

    1863:世界上第一條采用蒸汽機(jī)車的地鐵在倫敦開通,標(biāo)志著世界城市軌道交通的誕生。1890:軌道交通迎來了電氣時代,第一條電氣地鐵開始在倫敦運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著
    的頭像 發(fā)表于 10-30 11:11 ?652次閱讀
    維諦技術(shù)(Vertiv):什么樣的UPS才能滿足<b class='flag-5'>軌道交通</b>場景的特殊需求?

    淺談城市軌道交通智慧能源管理系統(tǒng)

    的自動化節(jié)能控制策略,實施多系統(tǒng)協(xié)同控制,大限度地降低能耗,發(fā)展為自動控制節(jié)能的智慧能源管理系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞: 能源管理系統(tǒng);分類分項分戶;自動節(jié)能控制;智慧能源管理系統(tǒng) 0引言
    的頭像 發(fā)表于 10-17 11:04 ?591次閱讀
    淺談<b class='flag-5'>城市軌道交通</b>智慧能源管理<b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>

    淺談城市軌道交通直流電纜絕緣在線監(jiān)測方案研究及產(chǎn)品選型

    程瑜 安科瑞 ?187 0211 2087 摘要:從城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)架構(gòu)和直流電纜結(jié)構(gòu)入手,分析了直流電纜在系統(tǒng)中的重要作用,闡述了對直流電纜絕緣進(jìn)行監(jiān)測的必要性。在不改變原有系統(tǒng)
    的頭像 發(fā)表于 10-17 10:29 ?790次閱讀
    淺談<b class='flag-5'>城市軌道交通</b>直流電纜絕緣在線監(jiān)測方案研究及產(chǎn)品選型

    剩余電流繼電器在軌道交通地鐵車站的應(yīng)用

    車站電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置常見,但泄漏電流監(jiān)測不完善,存在誤報,頻繁跳閘。解決誤報和漏電保護(hù)頻繁跳閘是地鐵安全風(fēng)險管控任務(wù)。我司研究城市軌道交通
    的頭像 發(fā)表于 09-29 21:30 ?490次閱讀
    剩余電流繼電器在<b class='flag-5'>軌道交通</b>地鐵車站的應(yīng)用

    城市軌道交通能耗管理與優(yōu)化解決方案

    用水及空調(diào)制冷用水累計量等。軌道交通作為能源消耗的大戶,節(jié)約使用能源,降低基本耗損,意味著降低生產(chǎn)經(jīng)營成本。為此,為實現(xiàn)科學(xué)、有序地用能,在城市軌道交通采用能耗管理系統(tǒng),該系統(tǒng)是集遠(yuǎn)程
    的頭像 發(fā)表于 09-09 15:27 ?1037次閱讀
    <b class='flag-5'>城市軌道交通</b>能耗管理與優(yōu)化解決方案