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城市地铁车站机电设备密集、用电负荷较大,其动力配电主要采用放射式为主的供电方式,变电所出线回路较多,电气线路密集,容易发生电气火灾。从国内外地铁火灾原因的统计数据分析可以看出,电气原因引起的火灾比例最大,且城市地铁作为人员密集型场所,其消防系统的设计是保障市民生命财产安全和地铁运营安全的必要举措。为了防止电气火灾的发生,用于监测电气设备或线路温度及剩余电流的电气火灾监控系统,普遍应用于城市地铁的设计中,且一些电气规范中均明确要求在具有电气火灾危险的相应场所设置电气火灾监控系统,其重要程度不言而喻。然而,在地铁工程实际应用中,各城市均会出现不同的设计及施工过程中的一些问题。

地铁电气火灾监控系统.jpg

1。引发电气火灾的主要原因


时时彩开群软件引发电气火灾的主要原因有以下几种:


(1)电气线路绝缘层老化,绝缘能力下降,引起导线间或导线对地有一部分电流,当电流过高形成电弧,即容易形成漏电火灾;


(2)绝缘层破坏导致导体之间直接接触,电流突增,当电流过高形成电弧,即容易形成短路火灾;


(3)导体或电气设备的电流长期超过其额定值,使得导体或电气设备温度不断上升,绝缘老化等引起的过负荷运行火灾;


(4)线路电缆压接施工不规范,接触电阻过大,长期发热形成过温火灾。


其中,对于第(1)、(2)种情况,可通过测量剩余电流与设定的定值相比较来获得预警信息;对于第(3)、(4)种情况,可通过实时测量端子柜内的温度,与预警温度进行比较获得相应预警信息。


2.城市地铁电气火灾监控系统的设计


2。1系统组成


电气火灾监控系统设备主要包括车站级电气火灾监控主机、现场级电气火灾监控分机、测温式电气火灾探测器、剩余电流式电气火灾探测器、数据传输总线及系统软件等。

地铁电气火灾监控系统工程应用_城市地铁电气火灾监控系统的方案设计.jpg

2。2组网方式及结构


电气火灾内部组网方式主要有以下几种:


(1)现场级电气火灾监控分机与各探测器之间采用硬线连接,各监控分机与车站级电气火灾监控主机采用总线连接;


(2)现场级电气火灾监控分机与各探测器之间采用总线连接,各监控分机与车站级电气火灾监控主机同样采用总线连接;


(3)现场级电气火灾监控分机与各探测器之间采用蓝牙连接方式进行数据交换,各监控分机与车站级电气火灾监控主机同样采用总线连接。


以上3种方式中,第一种方式布线庞大,使得机柜内部敷线极为困难,且对于后期故障处理及维护造成不便;第二种方式在一定程度上减少了机柜内部敷线,也是目前主流的组网形式;第三种方式最大程度上减少了机柜内部敷线,使得探测器的布置安装灵活方便,只要在蓝牙传输覆盖区域范围内,所有信息均可以采集,扩展性强,同样也方便运营的故障处理及维护。


目前,典型的电气火灾监控系统监控主机与区域分机之间采用485总线形式接连,区域分机与组合式探测器采用CAN总线连接,其结构如图1所示。


电气火灾监控系统的外部组网目前主要是通过在每个车站接入综合监控系统(ISCS),实现其所有状态信息的监视和报警,由综合监控系统强大的数据处理和全线组网功能实现电气火灾监控系统全线的统一管理。


2.3系统功能


电气火灾监控系统主要具备以下功能:泄漏电流的实时监测、报警;泄漏电流报警值在线整定;差、定温度检测、报警;差、定温度报警值在线整定;报警时声、光提醒;报警声手动消音;历史数据查询管理、报表打印;用户权限管理;故障自诊断等。


需要注意的是,电气火灾监控系统只对故障回路进行检查和报警,不联动切断故障回路断路器,不对供配电系统的正常工作造成影响。


3探测器布置


3.1剩余电流式电气火灾监控探测器的设置


各规范对于剩余电流式电气火灾监控探测器的设置部位的要求不尽相同,根据GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》的要求,剩余电流式电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则,宜设置在第一级配电柜(箱)的出线端。在供电线路泄漏电流大于500mA时,宜在其下一级配电柜(箱)设置剩余电流式电气火灾监控探测器。剩余电流式电气火灾监控探测器不宜设置在IT系统的配电线路和消防配电线路中。JGJ243-2011《交通建筑电气设计规范》中则要求,火灾自动报警系统保护对象为一级的交通建筑配电线路,应设置电气火灾监控系统;除消防动力配电箱回路外,其他电力、照明区域或楼层配电箱电源进线处应设置防电气火灾的剩余电流动作报警器;火灾自动报警系统保护对象分级为二级的交通建筑,其主配电室低压出线或配电干线分支处,宜设置防电气火灾剩余电流动作报警器。在旧的规范GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》中规定,公共场所的应急照明、通道照明、消防设备的电源及确保公共场所安全的设备都应该安装纯报警式剩余电流保护装置,而新的规范GB13955-2017《剩余电流动作保护装置安装和运行》,未明确纯报警式剩余电流保护装置的设置范围。


通过分析上述规范并结合实际工程应用,在地铁低压配电系统中,应在以下部位设置剩余电流探测器:所有弱电系统配电回路、密集母线槽回路、备用馈出回路、动力照明各配电回路、给排水系统各配电回路、通风空调系统各配电回路、变电所交流电源屏配电回路、变电所直流电源屏配电回路、屏蔽门配电回路、电扶梯配电回路等。此外,消防动力配电系统也应设置剩余电流探测器。由于轨道交通系统中电气火灾监控系统只对供配电线路异常状态进行监视,不联动切断供电电源,且消防动力电源作为灭火救援的关键供电电源,更应该设置剩余电流探测器,保障消防供电安全。供电线路泄漏电流大于500mA时,还应在其下一级配电箱(柜)的分支出线回路设置剩余电流探测器,保障供电线路的安全。


3.2测温式电气火灾监控探测器的设置


根据GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》的要求,测温式电气火灾监控探测器应设置在电缆接头、端子、重点发热部件等部位,应采用接触式布置。根据载流导体的发热原理,环境温度正常情况下,运行电流小于100A的开关在正常安装时,温升很小。此外,载流导体的温升最重要的是与接触电阻有很大的关系,接触电阻越大,载流导体的温升越高,往往在施工过程中线路接头处压接工艺不合格,造成接触电阻过大,若此时线路中再有漏电的情况下,极易造成电气火灾,而此种情况也是电气火灾发生的一个重要原因。


通过以上分析,在轨道交通低压配电系统中,建议在低压配电室的低压进线柜断路器,环控1级、2级负荷馈出回路断路器,3级负荷总开关断路器,冷水机组回路断路器等负荷较大的回路以及线路压接容易产生较大接触电阻回路的合适位置均安装测温式电气火灾监控探测器。在实际工程应用中,除了以上关键部位,每面低压开关柜内至少会保证安装一至两个测温式电气火灾监控探测器,最大限度地保证电气火灾监控系统的覆盖面。


4.误报警施工问题


电气火灾监控系统在轨道交通工程应用过程中,出现的最主要问题是大量监测回路出现频繁的报警,且个别回路监测到的剩余电流高达2000mA,如部分车站多联机空调电源箱、公共区照明箱、站台门电源箱、信号电源箱等;还有个别车站站内扶梯电源箱主备回路均达到5000mA,甚至有个别车站民用通信电源箱主备回路均达到8000mA,远远超过预报警和报警的设置值,在排除了电流互感器及采集装置对回路的剩余电流采样准确度问题后,再通过仔细排查发现主要存在以下问题:

地铁.jpg

(1)出线仅A、B、C三相穿过电流互感器,中性线(N线)未穿过剩余电流互感器,当回路有负载且三相不平衡时,电流互感器会采集到电流并在采集装置上显示且超过设定值就会误报警。


(2)A、B、C三相电缆未与中性线(N线)同一方向穿过剩余电流互感器,原本相互抵消的不平衡电流因电流方向相反被放大为两倍,使得剩余电流互感器识别为剩余电流,产生误报警。


(3)A、B、C、N、PE均穿过电流互感器,此种情况当回路真的有漏电时,由于漏电流又经PE线穿回电流互感器被部分抵消,采集装置采集不到漏电流或采集到的漏电流变小,导致可能存在的报警信息被隐藏,存在安全隐患。


(4)中性线N线穿过剩余电流互感器后,N线与PE线短接,导致N线重复接地,正常情况下流经负载端中性线N线的不平衡电流、谐波电流经PE线流入接地点,被剩余电流探测器探测到,此种情况会导致采集装置误报警。


(5)对负载进行排查后发现,两路电源进线中N线未经双切装置在负荷柜内直接连接,导致主备回路的N线漏电流相互影响,使得采集装置采集到回路的非实际泄漏电流而产生误报警。


(6)配电柜侧主备配电回路N线接反,原本流经主回路中性线的不平衡电流、非线性电流等改为流经备回路,原本流经备回路中性线的不平衡电流、非线性电流等改为流经主回路,导致两个回路均可能检测到超过设定值的剩余电流,产生误报警。


(7)交流配电屏电源的UPS输出N线与市电N线直连在一起,使得电气火灾剩余电流探测器监测的市电N线上泄漏电流产生分流,导致该回路监测的剩余电流不能真实反映该回路的漏电流值,从而产生误报。


5。误报警开关设备选型问题


对于误报警除以上施工过程中常见的问题外,还存在部分的设备问题,通过对信号UPS电源、通信UPS电源、所用交流屏电源、所用直流屏电源等回路进行排查后发现,两路电源进线在负荷柜内双电源切换装置均选用3P开关,两路电源中性线(N线)直接连接在一起。根据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》7.5.4要求:“三相四线制系统中四级开关的选用原则:带剩余电流动作保护的双电源转换开关应采用四级开关。在同一接地系统中,两个电源转换开关带剩余电流动作保护其下级的电源转换开关应采用四级”。根据GB/T16895.10-2010/IEC60364-4-44∶2007《低压电气装置第4-44部分:安全防护电气骚扰和电磁骚扰防护》444.4.7电源转换部分要求:在TN系统中,当需用开关电器将一个电源转换到另一个替换电源时,此开关电器应转换线导体和中性导体。此方法可防止装置电源系统的杂散电流形成的电磁场,一根电缆内的电流之和须为零,保证中性电流只在该回路接通的中性导体内流动,如图2所示。


若采用不切零线的开关,接线时主备电N线不通过切换开关,直接并接引到N线排上,会出现不同供电线路的两根N线有短接的现象,原本流进主回路中性线的不平衡电流、非线性电流等分流至两个回路的中性线。这种情况下,不管主备电哪一路供电,另一路N线上会有反串的电流流过,互感器测得的漏电流会过大,导致电气火灾系统误报警。具体如图3所示。


时时彩开群软件这种情况在各个城市的电气火灾监控系统实施过程中比较常见,有其一定的历史原因,如铁路系统信号电源屏的设计长期使用3P开关,而地铁信号系统、通信系统等在概算编制时主要采用铁路相关系统定额为依据,其相关系统功能也沿用了铁路系统的设计。


电气火灾监控系统在施工及关联设备选型方面存在诸多需要注意的问题,如供配电系统采用TN-S接地型式时,从变压器中性点引出后,配电线路上任何一点的PE线和N线必须严格独立,不允许并接,且N线在整个线路中不允许重复接地;严格区分不同回路的N线和PE线,主备N线不能并接、不允许混接;应严格将三相火线和总N线同方向穿过剩余电流互感器,不能变换穿线方向,不能多穿也不能少穿。对于排查N线与PE线是否有混接的回路时,应对现场配电箱采取逐级排查的方式,直至配电末端。另外,对于TN-C-S和TNS系统中的电源转换开关,应切断相导体和中性导体的四级开关。


电气火灾监控系统作为一种火灾的早期预警系统,是所有消防监控系统中的一个重要组成部分,体现了消防系统“以防为主”的安全设计理念,必将在未来的轨道交通的设计中得到更为广泛的应用,通过对电气火灾监控系统在工程应用中的一些常见问题进行分析和总结,旨在为各城市后续轨道交通系统的建设提供一些参考。

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