剩余電流式火災監測系統在地鐵消防中的應用

晁偉

南京地鐵運營有限責任公司 江蘇南京 210012

根據消防部門的統計，在全國各類火災事故中，電氣火災約占總數的35%，而地鐵作為電力驅動的公共交通工具，屬于公眾聚集區，一旦發生火災，疏散困難，因此設置電氣火災監測系統對于地鐵火災預防顯得十分必要。

正是由于電氣火災的易發性，國內有關標準和規范對電氣火災監測的要求已日漸明確，GB50016-2014《建筑設計防火規范》規定，各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區、醫院、商店、學校等場所宜設置剩余電流式電氣火災監測系統。在GB50054-2011《低壓配電設計規范》中規定，城市軌道交通地下車站宜設置剩余電流式火災監控系統。目前，在全國各地城市軌道交通專家評審中，也都要求設置電氣火災監控系統。而剩余電流式火災監測系統作為電氣火災監測的成熟產品，已逐漸被各城市地鐵采用。

1 剩余電流式火災監測系統簡介

1.1 剩余電流監測系統工作原理

剩余電流是指在無施加電壓的情況下，電氣中相互絕緣的金屬零件之間，或接地部件與帶電部件之間，通過其周圍介質或絕緣表面所形成的電流。

依據基爾霍夫電流定律（KirhhoffsCurrentLaw）進行測量：在同一時刻，電路中流入和流出同一個節點的電流矢量和為零。以地鐵中常用的TN-S低壓配電接地系統為例進行說明（詳見圖1）IL1+IL2+IL3+IN=0。

圖1 剩余電流監測系統示意圖

在設備與線路無任何漏電的情況下，正方向進入和負方向流出剩余電流互感器的電流矢量和為零。此時，剩余電流互感器感應出的二次電流也為0。當某相發生接地故障時，其對地發生漏電，此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，此電流使剩余電流互感器的環形鐵芯中產生磁通，繼而產生報警信號。

1.2 剩余電流監測系統的組成

剩余電流監測系統一般由剩余電流檢測元件、現場處理設備和集中監測(控)設備等組成。現場處理設備接收剩余電流檢測元件的信號，經處理后與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發出報警信號，再經集中監測(控)設備進一步識別、判定，當確認可能會發生火災時，監控主機發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據以上顯示的信息，迅速到現場進行檢查處理。

2 剩余電流監測系統在地鐵中的應用

本文結合南京地鐵所用的剩余電流監測系統，對系統設計和使用進行說明。

2.1 探測器設置位置

地鐵車站內主要考慮的保護對象是處在環境相對惡劣的中長距離纜線，以及節點較多且長期滿載運行的配電箱。

（1）對于較長距離的電力輸送，其中的密集母線槽由于接頭位置絕緣不足可能出現問題，再加上密集母線槽接頭數量本身就較多，所以可以借助剩余電流檢測設備來實時監測密集母線槽的絕緣情況。

（2）變電所400V開關柜出線，由于剩余電流檢測設備通常是用來監控出電纜剩余電流情況，所以進線回路可以不安裝。

（3）區間隧道水泵供電回路，由于地鐵隧道內水泵電纜長期處于通電狀態，這些設備的安裝環境相對較差，溫度較高，并且還會受到外界物質的侵蝕，所以時間一長絕緣水平下降很快，極易產生絕緣受損現象，所以這些位置也應設置探測器進行檢測[1]。

（4）地鐵站臺、站廳照明回路，由于照明回路接頭較多，如果安裝過程出現疏忽很容易導致絕緣受損等事故，所以對于這些位置的剩余電流檢測非常必要。

2.2 剩余電流報警參數設定

在GB50116-2013《火災自動報警系統設計規范》中明確要求電氣火災探測器報警值宜設置在300-500mA，南京地鐵剩余電流報警值也嚴格按照規范建議設置。

（1）系統預警電流設置為300mA。當系統檢測到某回路的剩余電流值大于300mA時，系統處于預警狀態并記錄預警信息，預警指示燈閃爍，對應的預警回路改變顏色，同時閃爍，直到故障解除，剩余電流小于300mA為止。

（2）系統報警電流設置為500mA。當系統檢測到某回路的剩余電流值大于500mA時，系統處于報警狀態并記錄報警信息，報警蜂鳴器響起，報警指示燈閃爍，對應的報警回路改變顏色，同時閃爍。值班人員可手動關閉報警蜂鳴器，但只有當檢修人員徹底解除故障，剩余電流小于300mA時，報警指示燈和報警回路閃爍才能停止。

（3）使用體驗

由于線路用電設備負荷變化較大，接地系統腐蝕老化后也造成誤報率較高，目前也在根據現場實際情況對預警電流和報警電流值進行調整，這還需要一個長期磨合的過程。

3 結語

通過對剩余電流式火災監控系統的使用，可以有效的監測電氣設備由于過熱、電弧或者漏電等誘因導致的火災，對火災起到預防的作用，一旦地鐵各系統有火災傾向，預測系統會將預警信息及時做出反饋，使現場人員提高警惕，規避火災風險，雖然在目前的使用中，還存在一定的誤報現象，但隨著在地鐵行業的推廣和使用，我們相信假以時日，剩余電流式火災監控系統的預警一定會更加準確。