機場候機樓電氣火災監控系統的應用

摘要：電氣火災監控系統是電氣火災隱患的預警系統，現從規范支撐、設置位置、監控負荷、探測器選擇、閾值設定等幾個方面，基于實例分析了電氣火災監控系統在某機場候機樓的應用，并從設計、施工、產品等角度給出了一些建議。

關鍵詞：UPS電源；開關；電池；線纜；配置

中圖分類號：V351.17? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2023）11-0021-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.11.006

0? ? 引言

國家發改委、民航局印發的《全國民用運輸機場布局規劃》提出，到2020年，運輸機場數量達260個左右，到2025年，在現有（含在建）機場基礎上，新增布局機場136個，全國民用運輸機場規劃布局370個（規劃建成約320個）[1]。可見，未來幾年，各地將會有大量的運輸機場陸續開工建設。

機場候機樓作為重要的公共交通建筑，人員密集，保證其安全運行顯得尤為重要。同時，候機樓內各用電設備和系統種類非常多，除常規的照明、空調、廣告、電扶梯等設備外，還包括行李系統、安檢設備、登機橋、高桿燈、機務用電、飛機空調、靜變電源、標識燈箱、弱電系統等民航專業設備。如此數量龐大、種類繁多的用電設備，對線路和設備的消防安全提出了更高的要求。

因此，機場建設方在候機樓的規劃、設計、建設過程中，除了需進一步提高火災處置的速度和效率外，還應從預防的角度，加強對電氣火災隱患的提前預警和研判，防患于未然，從而最大限度地保障人民的生命和財產安全。

1? ? 電氣火災監控系統

電氣火災監控系統是電氣火災隱患的預警系統，通過對電力線路和設備的日常使用進行實時監測，在發生電氣火災隱患時提前發出預警信息，運維人員可以根據預警信息，及時對線路和設備進行排查和甄別，排除電氣火災隱患，實現電氣火災的早期預防。

電氣火災監控系統一般由電氣火災監控設備和電氣火災監控探測器組成。電氣火災監控設備主要接收電氣火災監控探測器的實時監測數據，及時發出報警信息。電氣火災監控探測器主要實時監測電氣線路中的剩余電流、溫度等參數，并及時將監測數據上傳給電氣火災監控設備。電氣火災監控探測器主要分為剩余電流式和測溫式。

剩余電流式火災探測器主要利用感應線圈監測電氣線路的剩余電流，其工作原理是基爾霍夫定律，即回路中任一點的電流矢量和為零。監測時，相線和N線穿過探測器感應線圈，正常情況下，相線和N線的電流矢量和為零，探測器中的感應線圈沒有信號輸出；當發生接地故障、線路或設備漏電時，部分電流通過PE線或大地流走，相線和N線中的電流矢量和不為零，即產生剩余電流，此時探測器中的感應線圈就會有信號輸出，達到閾值時就會發出報警信號。測試原理圖如圖1所示。

測溫式火災探測器主要利用溫度探頭實時監測箱柜內或線纜的溫度，當發生線路短路、過載、故障電弧等故障時，溫度會迅速上升，溫度探頭會監測到這種溫度變化，達到預設值時就會發出報警信號。

2? ? 應用案例

某機場候機樓于2017年投用，建筑面積50多萬m2，由中央大廳和4個指廊構成；建筑高度48 m，南北長約1 060 m，東西寬約750 m；地上4層，地下2層。遵循現行國家規范，該候機樓火災自動報警及消防聯動控制系統按一類多層建筑一級保護對象設防，室外消火栓用水量為30 L/s。在設計和建設過程中，該候機樓設置了電氣火災監控系統。

2.1? ? 規范支撐

GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》（以下簡稱《火規》）第9.1.3條規定“電氣火災監控系統應根據建筑物的性質及電氣火災危險性設置……”[2]；JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規范》（以下簡稱《民規》）第13.12.1規定“除住宅外，火災自動報警系統保護對象為一級的建筑物的配電線路，宜設置防火剩余電流動作報警系統”[3]；GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（以下簡稱《建規》）第10.2.7條規定“室外消防用水量大于25 L/s的其他公共建筑……宜設置電氣火災監控系統”[4]；JGJ 243—2011《交通建筑電氣設計規范》（以下簡稱《交規》）第14.3.2規定“火災自動報警系統保護對象為一級的交通建筑配電線路，應設置電氣火災監控系統”[5]。

該機場候機樓火災自動報警系統保護對象為一級，室外消火栓用水量為30 L/s，因此滿足《民規》和《建規》宜設置電氣火災監控系統的要求，同時也滿足《交規》中的設置要求。按一般對規范的理解，“宜”表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應該這樣做；“應”表示嚴格，在正常情況下均應這樣做。故該候機樓按規范應該設置電氣火災監控系統。

2.2? ? 設置位置

《民規》第13.12.5條規定“剩余電流檢測點宜設置在樓層配電箱（配電系統第二級開關）進線處，當回路容量較小線路較短時，宜設在變電所低壓柜的出線端”；《交規》第14.3.2條規定“……樓層配電箱電源進線處應設置防電氣火災的剩余電流動作報警器”；《火規》第9.2.1條規定“剩余電流式電氣火災監控探測器應以設置在低壓配電系統首端為基本原則，宜設置在第一級配電柜（箱）的出線端。在供電線路泄漏電流大于500 mA時，宜在其下一級配電柜（箱）設置”。

可見，根據線路容量，監測點一般設置在配電系統首端或配電系統第二級開關進線處。該機場候機樓建筑規模大、用電負荷重，因此監測點主要設置在第二級開關進線處，個別線路長、回路容量大的地方，還設置在了第三級開關進線處。

2.3? ? 監控負荷

《交規》第14.3.2條規定“除消防動力配電回路外，其他電力、照明區域……應設置防電氣火災的剩余電流動作報警器”。這一條規范明確了照明負荷、非消動力負荷均在電氣火災監測范圍內，其他規范均無明確表述，似乎所有負荷都應在監測范圍內。該機場候機樓電氣火災監控系統主要對照明、空調、電扶梯、標識燈箱、靜變電源、飛機空調等負荷進行監測。

2.4? ? 探測器選擇

該機場候機樓電氣火災監控系統，在每個監測點處選用了一個剩余電流式火災探測器、兩個測溫式火災探測器、三相過流探測器。剩余電流式火災探測器安裝在配電主開關的下端，主要監測剩余電流；兩個測溫式火災探測器，一個監測箱柜內的溫度，一個監測線纜溫度；三相過流探測器主要監測配電箱主開關三相電流。探測器如圖2所示。

2.5? ? 報警閾值

《民規》第13.12.6條規定“防火剩余電流動作報警值宜為500 mA”；《火規》第9.2.3條規定“探測器報警值宜為300～500 mA”；GB 50054—2011《低壓配電設計規范》（以下簡稱《低規》）第6.4.3節規定“……其動作電流不應大于300 mA……[6]”；GB 14287.2—2005《電氣火災監控系統 第2部分：剩余電流式電氣火災監控探測器》第4.2.2條規定“探測器報警值不應小于20 mA，不應大于1 000 mA……”；《民用建筑電氣設計手冊》第10.2.3節規定“選用漏電電流報警方式時，其保護電器的報警動作電流可以按其被保護回路最大電流1/1 000～1/3 000選取……通常分支路漏電報警動作電流可取1 000 mA[7]”。

可見，對于報警閾值的設定沒有統一的規范，這很大一部分原因是由于自然泄漏電流的存在。供電線路和用電設備在正常使用過程中都有一定程度的泄漏電流，例如，截面積為10 mm2的聚氯乙烯絕緣線，其每公里的泄漏電流可以達到56 mA；額定功率為18.5 kW的電機，啟動時泄漏電流為3.03 mA；一臺組合式計

當然，監測點設置在第三級配電箱進線處，勢必帶來監測點位過多、投資加大、沒有對主干電纜進行監測等問題，這就需要設計綜合考慮，有所側重。

3.2? ? 工程管理方面

施工前期重視技術交底。電氣火災監控系統一般由消防工程總包，品牌制造商具體實施，但電氣火災監控探測器需要安裝在強電配電箱內，而強電配電箱一般由安裝工程總包，配電箱盤柜廠家實施。針對大型機場候機樓而言，消防工程、安裝工程通常會分別單獨招標，故僅僅探測器的安裝，就涉及兩家總包單位、兩家設備制造商。因此，在前期項目管理方多方的技術交底尤為重要，尤其是探測器穿線方式有特殊要求時，必須重點交底，從源頭上確保質量。

施工過程中重點把控末端線路布線、接線質量。從現有經驗來看，末端線路的布線、接線質量直接決定系統早期運行效果。一方面，末端線纜規格小，施工放線容易磨損；另一方面，對于大型機場候機樓而言，主干線路一般由綜合安裝單位實施，而末端線路一般由裝飾單位實施。裝飾單位水電專業的技術力量普遍沒有其裝飾主業強，因此需重點管控。

施工后期預備充足的系統調試時間。電氣火災監控系統自身調試完成后，需要各監測點所有供電線路施工完畢，所有用電設備調試完畢并且正常使用后才能發揮作用；設備正在調試或未投入使用，臨時施工用電的接入等，報警信息都不可靠。因此，所有設備調試就位并且正常使用后，報警信息才相對準確可信，此時需要投入大量時間和精力，從系統、線路、末端設備三個方面，對報警信息進行一一甄別和排查。然而現實情況是，設備調試完成后，很快就進入了試運行甚至正式使用，留給系統甄別和排查的時間非常有限。因此，項目管理方應該預備充足的調試時間。

3.3? ? 產品方面

電氣火災監控系統廠家可探索開發剩余電流閾值根據負荷動態自動調整的探測器。現有電氣火災監控探測器的報警閾值一旦設定好，都是固定不變的。因為自然泄漏電流的存在，加上各用電負荷也在不斷變化，理論上自然泄漏電流在不斷變化。因此，為了更準確地監測和判斷，報警閾值應該也隨負荷電流的不斷變化進行智能的某種動態調整，以剔除自然泄漏電流的影響，進一步提高報警的準確性。

同時，報警信息可考慮做一定延時，剔除剩余電流波動的影響。現有的電氣火災探測器，一旦監測回路剩余電流達到報警值，會立即發出報警信息。然而在實踐中經常發現，剩余電流在某個瞬間達到閾值后，隨即又恢復正常值。然而此時，不管是系統主機，還是火災探測器，都會發出報警信息。這就需要運維人員對系統主機和末端探測器進行手動復位。大型機場候機樓面積較大，監測點位多，由于波動頻繁報警，給運行也帶來了極大的困擾。為了避免這種現像，可考慮對報警信息加一定的延時判斷，同時引入溫度、過流等信息，進行綜合判斷后發出報警信息。

4? ? 結語

民用運輸機場作為國家重要公共交通基礎設施，是民航業發展的基礎，在綜合交通運輸體系中發揮著重要作用[1]，因此，其安全運行尤其是消防安全顯得尤為重要。而建設方更應從設計、施工、運行等全生命周期的視角，統籌規劃消防系統的實施，最大限度地保障機場安全運行。

[參考文獻]

[1] 國家發展和改革委員會，民航局.關于印發全國民用運輸機場布局規劃的通知：發改基礎〔2017〕290號[A].

[2] 火災自動報警系統設計規范：GB 50116—2013[S].

[3] 民用建筑電氣設計規范：JGJ 16—2008[S].

[4] 建筑設計防火規范：GB 50016—2014[S].

[5] 交通建筑電氣設計規范：JGJ 243—2011[S].

[6] 低壓配電設計規范：GB 50054—2011[S].

[7] 戴瑜興，黃鐵兵，梁志超.民用建筑電氣設計手冊[M].2版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

[8] 卓珊，吳火軍.地鐵電氣火災監控系統頻繁報警原因分析[J].建筑電氣，2018，37（3）：62-64.

[9] 郭文榮.防火剩余電流動作報警系統設計[J].建筑安全，2010，25（7）：60-63.

收稿日期：2023-02-06

作者簡介：宋勝利（1983—），男，陜西人，高級工程師，研究方向：電氣工程、機電設備、工程管理等。