【應(yīng)用案例】電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在天津西站綜合交通樞紐中的應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

一、項(xiàng)目概況

   新建天津西站綜合交通樞紐是配套京滬高速鐵路建設(shè)的五大鐵路客運(yùn)樞紐之一，是集京滬、津保、津秦高速鐵路、京津城際鐵路、普速鐵路、城市軌道交通、長(zhǎng)途客運(yùn)、城市公交、出租和停車于一體的大型綜合交通樞紐。除鐵路站房主體之外，與天津西站站房工程同步配套建設(shè)的工程有：南北廣場(chǎng)及地下?lián)Q乘區(qū)以及出租車蓄車場(chǎng)、停車場(chǎng)工程，長(zhǎng)途客運(yùn)工程、城市公交車場(chǎng)工程，地鐵1號(hào)線、4號(hào)線、6號(hào)線車站及相鄰區(qū)間工程，見下圖1:天津西站綜合交通樞紐總平面圖。

二、綜合交通樞紐電氣火災(zāi)成因分析

1配電系統(tǒng)漏電以及短路導(dǎo)致火災(zāi)

  綜合交通樞紐中用電負(fù)荷較多，配電系統(tǒng)復(fù)雜，大部分配電纜線是經(jīng)鋼管及金屬橋架進(jìn)行敷設(shè)，所以在施工的過程中，纜線很容易被碰壓，磨擦，使纜線的絕緣能力下降，導(dǎo)致纜線與纜線之間、纜線與其保護(hù)鋼管之間、纜線與橋架之間有一部分電流通過，發(fā)生漏電現(xiàn)象。如果纜線絕緣能力繼續(xù)下降而發(fā)生破損，纜線與纜線之間，纜線與大地之間發(fā)生接觸，則會(huì)發(fā)生短路，而使電流聚增。在漏電以及短路發(fā)生時(shí)，如果電流就是線路的某一個(gè)流經(jīng)電阻局部較大的介質(zhì)，則會(huì)在該處產(chǎn)生高溫，可能會(huì)致使周圍可燃物引燃，有時(shí)在漏電以及短路時(shí)產(chǎn)生的電火花也可能會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)。漏電與短路除可以導(dǎo)致火災(zāi)外，也容易直接對(duì)人造成傷害。

2接觸電阻過大導(dǎo)致火災(zāi)

  在綜合交通樞紐中，供電區(qū)域較廣，用電設(shè)備較多，從何導(dǎo)致了供電線纜、配電箱、開關(guān)柜數(shù)量的增多，而在線纜與用電設(shè)備、線纜與線纜、線纜與斷路器、熔斷器，線纜與電氣儀表等處均有接頭，接頭數(shù)量也隨之增多。如果接頭處理良好，則接觸電阻不會(huì)太大，接頭點(diǎn)的發(fā)熱就很少，可以保持在正常溫度運(yùn)行。如果接頭中有雜質(zhì)，或者施工時(shí)連接不牢靠，或者一些其他原因使接頭接觸不良，則會(huì)造成接觸部位的局部電阻過大，當(dāng)電流通過接頭時(shí)，就會(huì)在此處產(chǎn)生大量的熱，形成高溫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起金屬變色甚至熔化，引起纜線的絕緣層老化甚至發(fā)生燃燒，并引燃附近的可燃物或?qū)Ь€上積落纖維等，從而造成火災(zāi)。

3過載運(yùn)行導(dǎo)致火災(zāi)

  在樞紐中，由于用電設(shè)備的多樣性，以及運(yùn)營(yíng)后期設(shè)備的不斷增加使用，使用中很有可能會(huì)發(fā)生供電線路過載運(yùn)行的情況，纜線在過載運(yùn)行時(shí)，纜線的溫度就會(huì)升高，從而加*了纜線絕緣層老化變質(zhì)。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過負(fù)荷情況時(shí)，導(dǎo)線的溫度會(huì)不斷升高，甚至?xí)鹄|線的絕緣層破壞而引起燃燒，并引燃導(dǎo)線附近的可燃物，從而造成火災(zāi)。

4電纜橋架，電纜支架內(nèi)環(huán)境溫度的升高引起火災(zāi)

  在樞紐中，大量的電纜均通過封閉式金屬橋架進(jìn)行敷設(shè)，電纜橋架中電纜數(shù)量也較多，加上樞紐中各種負(fù)荷長(zhǎng)期的運(yùn)行，橋架內(nèi)溫度難免會(huì)升高，如此便會(huì)使電纜的絕緣層老化加速，從而加速絕緣層的破壞，從而引起火災(zāi)。

  基于以上幾點(diǎn)，在天津西站綜合交通樞紐中設(shè)計(jì)了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)來預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。

  根據(jù)GB50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》,對(duì)電氣火災(zāi)隧道的安裝提出要求。

三、電氣火災(zāi)監(jiān)控在天津西站樞紐中的應(yīng)用

1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的定義

  規(guī)范GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》中將電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)定義為：當(dāng)被保護(hù)線路中的被探測(cè)參數(shù)超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)并能指示報(bào)警部位的系統(tǒng)，它由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器組成。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備是能接收來自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)，指示報(bào)警部位，記錄并保存報(bào)警信息的裝置，也就是習(xí)慣稱呼的“監(jiān)控主機(jī)”?；馂?zāi)監(jiān)控探測(cè)器又分為剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器和測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。

  規(guī)范GB50116—2008《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器以及線型感溫火災(zāi)探測(cè)器四部分組成。

  本工程選擇了由監(jiān)控主機(jī)、剩余電流式探測(cè)器，測(cè)溫式探測(cè)器，感溫光纖式火災(zāi)探測(cè)器組成的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

2天津西站樞紐電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則

  西站樞紐包括鐵路站房工程、公交場(chǎng)站工程、樞紐控制中心工程、市政道路工程、南北廣場(chǎng)工程、地下停車場(chǎng)工程及軌道交通地下結(jié)構(gòu)工程等部分。如果整個(gè)樞紐采用一套電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，則所涵蓋范圍太廣，施工難度也較大，測(cè)量點(diǎn)太多，不易處理；此外，各個(gè)工程在運(yùn)營(yíng)階段分別隸屬于不同的產(chǎn)權(quán)單位，管理權(quán)并不統(tǒng)一，若使用一個(gè)系統(tǒng)，則容易引起管理混亂，權(quán)責(zé)不分。所以，在設(shè)計(jì)中，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在西站樞紐工程中是按工程的產(chǎn)權(quán)隸屬來進(jìn)行分別設(shè)置。

  首先，西站樞紐中綜合監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)按照各個(gè)不同的產(chǎn)權(quán)單位進(jìn)行了大區(qū)域分割。站房工程產(chǎn)權(quán)屬于鐵路，設(shè)立一套獨(dú)立電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，并納入鐵路SCADA系統(tǒng)；軌道交通地下工程納入其各自地鐵系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；公交場(chǎng)站工程以及市政道路工程由于用電負(fù)荷較少，建筑相對(duì)獨(dú)立，規(guī)模較小，未設(shè)單獨(dú)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；南北廣場(chǎng)工程、地下停車場(chǎng)工程以及控制中心工程管理單位一樣，可以作為一個(gè)監(jiān)控的大區(qū)域來考慮，本文以下將重*對(duì)該大區(qū)域火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置做詳細(xì)介紹。

3火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)

3.1火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

  由于該區(qū)域的建筑規(guī)模和用電設(shè)備的多樣復(fù)雜，特別是南廣場(chǎng)地下公共換乘區(qū)作為鐵路、汽車、出租車以及公交等的換乘節(jié)點(diǎn)，規(guī)模較大，配電系統(tǒng)復(fù)雜，若南北廣場(chǎng)、地下停車場(chǎng)以及控制中心由一個(gè)傳統(tǒng)意義的監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)處理以及日后運(yùn)營(yíng)管理起來不是特別方便。

  綜合考慮各種因素，將這一大區(qū)域的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為一個(gè)廣義的監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行處理，然后再按照每個(gè)降壓變電所的供電區(qū)域設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控分系統(tǒng)，即傳統(tǒng)意義上的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，這樣劃分的分系統(tǒng)需監(jiān)測(cè)電氣量并不十分龐大，同時(shí)也利于管理和查找故障點(diǎn)，便于運(yùn)營(yíng)維護(hù)和檢修。建立分系統(tǒng)之后，各分系統(tǒng)通過RJ45接口(通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議)組網(wǎng)后首先接入換乘區(qū)綜合監(jiān)控室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，之后接入到控制中心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度管理主機(jī)。

  可見，該廣義上的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要分為三級(jí)節(jié)點(diǎn)監(jiān)控：一*為控制中心綜合調(diào)度主機(jī)，二級(jí)節(jié)點(diǎn)為各個(gè)工程范圍內(nèi)的綜合監(jiān)控室，三級(jí)節(jié)點(diǎn)為各個(gè)工程的各變電所(系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī))。

3.2電氣火災(zāi)監(jiān)控分系統(tǒng)工作原理

  電氣火災(zāi)各分系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)主機(jī)、無線藍(lán)牙剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、藍(lán)牙測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、線型光纖電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器和數(shù)據(jù)集中器等部分組成。

  無線藍(lán)牙剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器將其探測(cè)信號(hào)經(jīng)過藍(lán)牙無線方式傳輸給數(shù)據(jù)集中器，數(shù)據(jù)集中器將信號(hào)處理后經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線(總線長(zhǎng)度小于800米時(shí)采用RS485,大于時(shí)采用通信光纖)上傳到監(jiān)控主機(jī)；線型電氣火災(zāi)探測(cè)器可與監(jiān)控主機(jī)直接連接。監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)其各個(gè)信號(hào)的處理、報(bào)警、控制、統(tǒng)計(jì)、管理、通信等功能。電氣火災(zāi)詳細(xì)信息從該系統(tǒng)主機(jī)的圖形界面上查看。當(dāng)發(fā)生電氣火災(zāi)報(bào)警時(shí)，監(jiān)控主機(jī)、火災(zāi)報(bào)警控制器均發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，但不聯(lián)動(dòng)電氣設(shè)備的跳閘回路。監(jiān)控主機(jī)安放在變電所控制室內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)。監(jiān)控主機(jī)具備同時(shí)處理、連接測(cè)溫式電氣火災(zāi)探測(cè)器、剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器和線型感溫光纖探測(cè)器的能力，并將報(bào)警信息和溫度/剩余電流實(shí)時(shí)信息通過RJ45接口(通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議)上傳到綜合監(jiān)控室內(nèi)系統(tǒng)主機(jī)，之后將信息上傳至控制中心。

3.3火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的檢測(cè)范圍與探測(cè)對(duì)象

  由本文第2節(jié)可知，常見的火災(zāi)誘發(fā)由漏電或短路、接觸電阻過大、過載運(yùn)行以及溫度升高所引起?；诖耍到y(tǒng)檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)范圍與探測(cè)對(duì)象如下：

(1)目前統(tǒng)計(jì)的電氣火災(zāi)中，屬于漏電以及短路所引起的占到了60%,由于火災(zāi)在發(fā)生之前依靠傳統(tǒng)的人工巡查來發(fā)現(xiàn)漏電問題是不現(xiàn)實(shí)的，所以對(duì)漏電未造成進(jìn)一步火災(zāi)之前的預(yù)先報(bào)警顯得尤為重要，所以需要借助剩余電流互感器來進(jìn)行預(yù)先報(bào)警，以期早發(fā)現(xiàn)問題早解決，防止火災(zāi)發(fā)生。本工程剩余電流探測(cè)器選用具有藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸功能的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。

監(jiān)測(cè)范圍：低壓開關(guān)柜中所有回路、環(huán)控電控柜中除風(fēng)閥外的所有回路，商業(yè)照明配電箱主回路、所有動(dòng)力配電箱主回路。

安裝位置：安裝在低壓開關(guān)柜或配電箱內(nèi)低壓開關(guān)的下方，安裝圖如下：

(2)面對(duì)接觸電阻過大引發(fā)火災(zāi)的問題，選用測(cè)溫式探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。本工程選用接觸式布置的藍(lán)牙測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，對(duì)高低壓配電系統(tǒng)重要回路接頭部位的溫度進(jìn)行檢測(cè)，監(jiān)測(cè)這些回路的低壓開關(guān)觸頭、電氣連接處、母線接頭、電纜頭等位置的實(shí)時(shí)溫度。

監(jiān)測(cè)范圍：高壓開關(guān)柜手車接頭、低壓開關(guān)柜中電容器回路、有源動(dòng)態(tài)補(bǔ)償回路、設(shè)備容量超過100kVA的回路，環(huán)控室環(huán)控電控柜的每個(gè)回路，商業(yè)照明及商業(yè)動(dòng)力配電箱主回路。

安裝位置：高、低壓柜內(nèi)或配電箱內(nèi)，安裝圖如下：

(3)面對(duì)過載及電纜橋架等處溫度升高的火災(zāi)隱患，使用感溫光纖對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，線型光纖電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器保護(hù)對(duì)象為電纜橋架、電纜溝、電纜夾層、電纜豎井的溫度，根據(jù)設(shè)定的溫度限值，給出相應(yīng)的預(yù)警和報(bào)警。

監(jiān)測(cè)范圍：監(jiān)測(cè)電纜豎井內(nèi)電纜密集段、電纜橋架內(nèi)的電纜密集段(15條電纜以上)的電纜溫度，敷設(shè)示意圖如下：

 如上所述，在本工程中在*常發(fā)生火災(zāi)的故障點(diǎn)分別設(shè)置了不同的探測(cè)器來進(jìn)行檢測(cè)，*面預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。

四、安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

1概述

  Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)中心的消防電子產(chǎn)品試驗(yàn)認(rèn)證，并且均通過嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗(yàn)，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(guó)得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過對(duì)剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號(hào)的采集與監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報(bào)警，當(dāng)必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測(cè)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(tái)或火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。

2應(yīng)用場(chǎng)合

  適用于智能樓宇、醫(yī)院、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國(guó)家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

（1）監(jiān)控設(shè)備能接收多臺(tái)探測(cè)器的剩余電流、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警”指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)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(duì)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對(duì)于聲音報(bào)警信號(hào)也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動(dòng)消。

（2）當(dāng)被監(jiān)測(cè)回路報(bào)警時(shí)，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(bào)警消后，控制輸出繼電器釋放。

（3）通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺(tái)探測(cè)器之間發(fā)生通訊故障或探測(cè)器本身發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測(cè)器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)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(bào)警聲響。

（4）當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，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配置方案

五、結(jié)束語

（1）對(duì)于大型的綜合交通樞紐而言，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)該按照其產(chǎn)權(quán)的歸屬來進(jìn)行分區(qū)域設(shè)置。

（2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，產(chǎn)權(quán)單位統(tǒng)一的大區(qū)域工程采用廣義火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)模式便于現(xiàn)場(chǎng)管理與故障點(diǎn)排除。

（3）在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用過程中，漏電探測(cè)器會(huì)發(fā)生誤報(bào)的現(xiàn)象，*后通過多次調(diào)整漏電報(bào)警閥值的調(diào)整得以解決，如果以后產(chǎn)品能夠做到根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行漏電閥值的自動(dòng)修正，那么該系統(tǒng)將會(huì)更好。

  總之，該系統(tǒng)在天津西站樞紐使用中得到了較好的效果，具有一定的推廣意義。