淺談電氣火災監控系統在地鐵中的應用

潘 翔

（廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州510030）

0 引言

公安部消防局數據顯示，近年來，我國電氣火災多發，造成了重大人員傷亡和財產損失。2011—2016年，我國共發生電氣火災52.4萬起，造成3 261人死亡、2 063人受傷，直接經濟損失92億余元。2017年，因電氣引發的火災共有7.4萬起，造成370人死亡、226人受傷，直接財產損失11.2億元。電氣火災已成為火災發生的主要原因。

隨著城市軌道交通的發展，地鐵逐漸成為城市的主要交通工具。地鐵車站作為公眾密集聚集的場所之一，一旦發生火災，人員的疏散和消防搶險難度極大，將嚴重影響公眾的生命和財產安全。因此，加強城市軌道交通的電氣火災監控及消防安全管理尤為重要。

本文根據廣佛線電氣火災監控系統的設置、施工、調試和運營情況，對該系統在設置、施工調試過程中出現的問題及運營運用進行淺析。

1 電氣火災監控系統概述

電氣火災監控系統是一種先期預報警系統，它能對配電回路和用電的漏電、溫升等參數進行監控和管理，當被監控的電氣線路中被探測的參數超過報警設定值，它能發出報警信號、控制信號并指示報警部位，從而達到電氣火災的提前預警作用。

電氣火災監控系統由電氣火災監控設備和電氣火災監控探測器組成。

1.1 電氣火災監控設備

電氣火災監控設備是能接收來自電氣火災監控探測器的報警信號，發出報警信號和控制信號，指示報警部位，記錄、保存并傳送報警信息的裝置。

1.2 剩余電流式電氣火災監控探測器

剩余電流式電氣火災監控探測器的主要作用是監測電線、電纜的泄漏電流，以判斷其絕緣狀況是否良好。其工作原理是基于基爾霍夫電流定律，即在任一瞬間，通過電路中任一不包含電源的假設封閉面的電流矢量和為0。圖1所示為TN-S系統中剩余電流檢測原理圖。

（1）正常情況下，三相四線電源的電流矢量和為0，即IL1+IL2+IL3+IN=0。電流互感器測得的泄漏電流I=0。

（2）當用電設備發生接地故障時，故障電流會經過故障點流入大地，導致電源的電流矢量和不為0，即IL1+IL2+IL3+IN≠0。此時，電流互感器中的感應電流I≠0，該電流值即為剩余電流值。

圖1 TN-S系統中剩余電流檢測示意圖

1.3 測溫式電氣火災監控探測器

測溫式電氣火災監控探測器的作用是探測電氣設備接頭異常發熱情況，一般設置在電氣系統的電纜接頭、母線等重點發熱部位，用于監測設備過熱而引起的火災。

2 廣佛線電氣火災監控系統的應用

電氣火災監控系統目前應用于廣佛線瀾石站至新城東站的車站低壓配電系統中，主要由電氣火災監控主機、剩余電流式電氣火災監控探測器、測溫式電氣火災監控探測器、數據采集模塊、現場總線等組成。下面重點介紹及分析廣佛線二期（瀾石—新城東）電氣火災監控系統的設置、施工調試問題及運營運用情況。

2.1 廣佛線電氣火災監控系統的選型及配置

地鐵車站根據負荷重要性將負荷分為三級，對于不同的負荷采用不同的配電形式，為保證配電可靠性，配電形式多為放射式。一般情況下，用電設備設置就地配電箱，由變電所0.4 kV開關柜放射式配電；各類風機、風閥、空調器、冷水系統等環控設備由變電所0.4 kV開關柜饋電至低壓環控電控柜，再由低壓環控電控柜統一放射式配電至各環控設備。

根據地鐵配電系統特點，廣佛線電氣火災監控系統的設置如圖2所示。

（1）剩余電流式電氣火災監控探測器：型號為DH-GSTN5100，設置在變電所0.4 kV開關柜各饋電回路處。剩余電流值設定為超過500 mA時報警，當達到預先設定的報警剩余電流值時，探測器點亮報警指示燈，同時將報警信息上傳給配接的監控設備。

（2）測溫式電氣火災監控探測器：型號為DH-GSTN5208，設置在0.4 kV開關柜與變壓器的進線處，用于檢測0.4 kV開關柜總母線的溫升情況。

圖2 廣佛線電氣火災監控系統設置圖

（3）隔離模塊：型號為GST-DH9600，分別設置在單個0.4 kV開關柜的總進線側，當單個開關柜內總線發生故障時，可將發生故障的部分與整個系統隔離出來，以保障其他部分的正常工作，同時便于確定發生故障的總線部位。當故障部分的總線修復后，隔離器可自行恢復工作，將被隔離出去的總線部分重新納入系統。

（4）電氣火災監控主機：型號為GST-DH9000，分別在0.4 kV低壓開關柜室及車站控制室內各設置1臺。主機通過二總線與各個探測器連接，為探測器總線通信電路供電，接收來自探測器的報警信號，并發出聲、光報警信號和控制信號，指示報警部位，記錄、保存報警信息。通過總線通信，電氣火災監控設備也能監視連接各個探測器的故障、總線故障、探測器檢測的供電線路的失電狀態。

2.2 廣佛線電氣火災監控系統施工和調試的問題分析

廣佛線電氣火災監控系統在調試階段中，發現部分饋電回路中的泄漏電流極大，高達1.5 A，經過對現場施工情況及用電設備的配電情況進行排查，發現出現泄漏電流情況主要有如下幾個原因：

2.2.1 施工不合理造成誤報警

在設計過程中，對于部分用電負荷較大的設備，如環控三級負荷、冷水機組等設備，采用同規格電纜雙拼的方式為用電設備供電。在電纜的敷設過程中，施工人員誤將雙拼的兩根供電電纜分別穿入了不同的剩余電流式電氣火災監控探測器中。在用電設備的使用過程中，由于兩根電纜分配的電流并不均衡，造成了每根電纜中的電流矢量和不為0，剩余電流式電氣火災監控探測器誤報警。

在雙拼電纜供電的情況下，需將雙拼的兩根電纜敷設穿入同一個剩余電流式電氣火災監控探測器中。

2.2.2 雙電源切換裝置設計選型、設備接線不合理導致誤報警

所用電系統、事故照明蓄電池成套裝置、信號系統等設備，屬于車站一類負荷，在現場設置雙電源切換裝置，分別由0.4 kV開關柜的兩段母線的兩個回路供電。由于系統設計原因，進線斷路器或電源切換裝置選用3極，雙回路進線的零線在柜內采用直接并接方式。當主用回路正常供電時，備用回路零線中產生泄漏電流，導致主用回路和備用回路的剩余電流式電氣火災監控探測器檢測到該回路電流矢量和不為0，造成了誤報警情況。

雙電源切換裝置在切換相線的同時，應切斷備用回路的零線，即用于雙電源切換的ATS、接觸器或斷路器應選用4極，不應采用3極；單相回路應采用2極，不應采用單極。

綜上情況，電氣火災監控系統在地鐵運用中檢測到各回路剩余電流偏大主要是因為系統設計、施工接線等方式不合理，并非線路或設備真正發生漏電。在各用電設備系統設計、選型及電氣火災監控裝置施工的各個環節，都需全面考慮，避免電氣火災監控裝置出現誤報警情況。

2.3 電氣火災監控系統在地鐵運營中的使用

廣佛線二期開通初期，該套系統檢測到照明配電總箱的饋電回路中剩余電流值達550 mA，系統報警。經現場檢修人員逐個回路排查，發現車站出入口飛頂照明回路報警，檢查發現該回路電線破皮，現場人員及時處置更換了絕緣破損電線。

3 結語

近年來，相關國家規范及標準中對電氣火災監控進行了相應的說明，城市軌道交通地下車站宜設置電氣火災監控系統。同時，城市軌道交通遵循“以預防為主”的安全理念，與電氣火災監控系統“先期預報警”特性契合。在未來的城市軌道交通中，該系統將會得到更加廣泛的應用。

本文結合電氣火災監控裝置在廣佛線運用的情況，對電氣火災監控系統的組成、施工及調試過程中出現的問題、在地鐵運營中的應用情況進行了簡單介紹及分析，希望能為以后的設計運用提供參考。

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[2]電氣火災監控系統 第1部分：電氣火災監控設備：GB 14287.1—2014[S].

[3]低壓配電設計規范：GB 50054—2011[S].

[4]火災自動報警系統設計規范：GB 50116—2013[S].

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