1電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備組成及其作用

國家頒布實施的GB50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》新增了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容，規(guī)定：地下公共建筑(含地鐵)應設(shè)置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，且電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)由下列部分或全部監(jiān)控裝置組成：電氣火災監(jiān)控設(shè)備(監(jiān)控主機)、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災監(jiān)控探測器、線型感溫火災探測器。

（1）電氣火災監(jiān)控設(shè)備(監(jiān)控主機)的作用：實時接收來自線型光纖差定溫火災探測器、藍牙測溫式電氣火災探測器、剩余電流式電氣火災探測器發(fā)來的正常信息、故障信息、災害信息，并對其進行快速處理和管理。

（2）剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器的作用：從測量電線電纜的泄漏電流人手，以達到檢測電線電纜中的火線、零線對地線的絕緣水平。

（3）測溫式電氣火災監(jiān)控探測器的作用：以探測電氣設(shè)備接頭異常發(fā)熱為基本原則，設(shè)置在電容器接頭、變壓器接頭、母線接頭、開關(guān)觸點等發(fā)熱部位。以實現(xiàn)對電氣設(shè)備安裝工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等異常情況的長期監(jiān)測。

（4）線型感溫火災探測器的作用：用于電纜橋架、電纜夾層等處線型電氣設(shè)備絕緣擊穿發(fā)熱而引起的火災報警。

2應用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是為了預防供配電設(shè)備由于剩余電流打火或電氣連接處過熱引起火災而設(shè)置的專用監(jiān)控系統(tǒng)，是對配電回路的安裝工藝、設(shè)備質(zhì)量以及防止意外事故發(fā)生的長期實時監(jiān)測，其特點是先期預警。

(1)根據(jù)實際運行經(jīng)驗，配電設(shè)備的火災發(fā)生主要由4個方面原因引起：①線路絕緣老化、漏電火災；②短路火災；③長期過負荷使用；④壓接施工不規(guī)范，接觸電阻過大。對于①、②方面，絕大部分可以通過測量剩余電流。來獲得預警信息，及時處理，可避免出現(xiàn)火災事故；③、④方面可通過實時測量開關(guān)端子的溫度及時發(fā)現(xiàn)并處理，以避免事故發(fā)生。

(2)電力電纜故障絕大多數(shù)是由于施工不規(guī)范、機械損壞、電纜接頭壓接不緊、加熱不充分、絕緣受潮、環(huán)境惡劣、化學物質(zhì)侵蝕等原因引起電纜絕緣降低而被擊穿起火，此類電纜故障具有隱蔽性，不可預見。采用剩余電流監(jiān)測裝置可準確判斷電纜絕緣下降情況，能夠較好地預防電力電纜起火的事故發(fā)生。

(3)部分城市地鐵的低壓配電系統(tǒng)主開關(guān)使用抽出式斷路器，在經(jīng)過多年插拔后，其插接處的接觸電阻會有所增加，使用溫升會提高，溫升值是否已達到危險狀況，需要由溫度探測器來監(jiān)測。若地鐵供配電設(shè)備發(fā)生火災停電，車站照度將瞬間下降很大，造成乘客緊急逃生困難。因此，在地鐵低壓配電系統(tǒng)中使用質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。

3主要監(jiān)控裝置的設(shè)置

在地鐵低壓配電系統(tǒng)中使用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控低壓配電設(shè)備工況十分重要，但地鐵公司需充分考慮前期建設(shè)成本的投入及今后運營費用高低。因此，從技術(shù)經(jīng)濟學角度，認真分析電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵低壓配電系統(tǒng)中的使用十分必要。

3.1測溫式電氣火災監(jiān)控探測器

測溫式電氣火災監(jiān)控探測器的作用是探測電氣設(shè)備接頭異常發(fā)熱，探測器設(shè)置在電容器接頭、變壓器接頭、母線接頭、開關(guān)觸點等發(fā)熱部位，以實現(xiàn)對電氣設(shè)備安裝工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等異常情況的長期監(jiān)測。

根據(jù)熱平衡原理，載流導體的發(fā)熱過程可用公式：

(1)

公式(1)中r為溫升；P為單位長度導體自身消耗功率，約等于I2R；K為導體周圍介質(zhì)的綜合散熱系數(shù)，空調(diào)房環(huán)境取大值；S為單位長度導體散熱面積；t為通電時間；T為單位長度導體的熱時間常數(shù)。

對其安裝位置的選擇，建議如下。

（1）從使用負荷方面考慮，建議在每日有效工作時間超過4h、實際運行電流大于100A的負載開關(guān)上安裝藍牙溫度探測器。

根據(jù)公式(1)計算可知，運行電流小于100A的開關(guān)在28℃環(huán)境內(nèi)正常安裝時，其溫升是很小的。從深圳地鐵的實際運行情況看，正常安裝的冷水機組回路(額定功210kW)長期運行，其負荷開關(guān)端子溫度顯示為50℃左右，需重點監(jiān)控；其他設(shè)備，如綜合監(jiān)控回路(額定容量120kVA)、應急電源(EPS)照明回路(額定容量80kVA)開關(guān)端子運行溫度(30℃)和室溫相近。

（2）從安裝位置方面考慮，測溫式電氣火災監(jiān)控探測器宜安裝在靠近開關(guān)與底座插接處的位置。

根據(jù)載流導體的熱平衡原理可知，載流導體的溫升與接觸電阻有很大關(guān)系，接觸電阻又與接觸壓力有關(guān)。

接觸電阻的經(jīng)驗公式是：

(2)

公式(2)中：RJ為接觸電阻；F為接觸壓力；KJ為材質(zhì)系數(shù)，一般取0.7～1；n：點接觸取0.5，線接觸取0.7，面接觸取1.0。

開關(guān)和底座端子的插接是多段線接觸，正常安裝情況下，螺栓的緊固力要遠大于開關(guān)和底座端子的插接力。

（3）在負載開關(guān)的一側(cè)(如輸出側(cè)或輸入側(cè))安裝測溫式電氣火災監(jiān)控探測器，而無需在負載開關(guān)上下兩側(cè)都安裝。

負載開關(guān)輸入端子與輸出端子間的距離不足1m，銅的熱導率較高，達到393.6W（m.K），當銅材某處異常高溫時，能迅速將熱量傳導至周圍，達到熱平衡。從成本考慮，在負載開關(guān)的一側(cè)(如輸出側(cè)或輸入側(cè))安裝測溫式電氣火災監(jiān)控探測器，而無需在負載開關(guān)上下兩側(cè)都安裝。

綜上所述，建議在以下低壓配電設(shè)備處使用測溫式電氣火災監(jiān)控探測器：

（1）低壓配電室內(nèi)的低壓進線柜斷路器上接口處，3級負荷總開關(guān)斷路器下接口處，環(huán)控1級、2級負荷饋出回路斷路器下接口處，以及冷水機組回路斷路器下接口處；

（2）環(huán)控電控室的進線柜斷路器上接口處，3級負荷進線開關(guān)斷路器下接口處，以及隧道風機(TVF風機)低速回路斷路器下接口處。

3.2剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器

剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器的主要作用是監(jiān)測電線、電纜的泄漏電流是否有增大趨勢，以判斷其絕緣狀況是否良好。因此，對其安裝位置的選擇，建議如下。

(1)在密集母線回路，建議安裝剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器。長距離輸送電力的密集母線槽由于是非標組裝件，其絕緣材料和組裝工藝無法全面保證質(zhì)量，尤其在接頭處的絕緣處理上。多年運行經(jīng)驗表明，大多數(shù)密集母線槽的故障都是由于接頭處絕緣下降引起，而密集母線槽的接頭數(shù)量又多，因此，可安裝剩余電流監(jiān)測裝置以監(jiān)測整段密集母線槽絕緣狀況，達到對可能出現(xiàn)的故障預警目的。

(2)進線回路和母聯(lián)回路可不安裝剩余電流檢測裝置。剩余電流檢測裝置一般是監(jiān)控饋出電纜的剩余電流狀況，總進線開關(guān)處可不安裝；母聯(lián)回路一般處于備用狀態(tài)，也不用安裝。

(3)區(qū)間隧道水泵供電回路應增加剩余電流檢測裝置。地鐵區(qū)間隧道水泵電纜長期通電，且安裝環(huán)境惡劣，溫度高，還存在受化學物侵蝕的可能，其絕緣水平下降快，容易出現(xiàn)絕緣受損、擊穿故障，引起火災。因此，需在區(qū)間隧道水泵輸出電纜上安裝剩余電流檢測裝置。

(4)站廳、站臺總照明回路應增加剩余電流檢測裝置。因為站廳、站臺照明回路點多面廣，接頭多，且安裝工藝不嚴謹，容易出現(xiàn)絕緣受損、擊穿等事故。建筑火災事故統(tǒng)計表明，發(fā)生在建筑物的電氣火災多數(shù)是由于插座線路或照明線路過載、老化等引起。因此，實時監(jiān)測站廳、站臺照明回路的絕緣狀況顯得很有必要。綜上所述，可在以下范圍使用剩余電流檢測裝置：低壓配電室的3級負荷總開關(guān)回路，環(huán)控l級、2級、3級負荷饋出密集母線回路，區(qū)間水泵供電回路，站廳總照明回路，站臺總照明回路，冷水機組回路。

　　審核編輯：湯梓紅