摘要：文章主要介紹了地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的概述、設計、基本特征及具體的應用措施，還具體分析了地鐵火災發(fā)生的常見原因，分別分析了剩余測溫式電氣設備、剩余電流式電氣監(jiān)控設備及探測器等設備系統(tǒng)的設計，隨后就監(jiān)控主機和電氣火災預警系統(tǒng)功能展開了特征分析，最后提出了幾點關于地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)實施、地鐵電氣火災監(jiān)控機制檢測層次與地鐵電氣火災監(jiān)控機制的形成相關的應用措施。
關鍵詞:電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，剩余電流，地鐵，電力監(jiān)控，故障報警
0 引言
設施復雜、人員密集的地鐵場所一旦發(fā)生火災事故將產生難以估量的損失，嚴重威脅著地鐵相關的人民生命安全、經濟財產安全、政治安全及環(huán)境安全等，在地鐵中應用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)可有效降低地鐵損失，避免火災、漏電等重大事故的發(fā)生。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)具有快速檢測并實時預測火災的發(fā)生及情況、預防并檢測地鐵及附近地方過熱、漏電、明火等情況的出現、實時收集并分析火災信息及發(fā)出警報等功能。
1.地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)概述
地鐵場所具備人員密集、人員流動快、設施復雜、投資數額大等特點，該場所一旦發(fā)生火災，將出現停電、高溫、混亂甚至爆炸等情況，不僅威脅著地鐵工作人員及乘坐人員的生命財產安全，對地鐵設施安全、財產安全等也產生著巨大的威脅，甚至危及經濟、政治及環(huán)境安全，更影響著社會秩序的穩(wěn)定與社會的發(fā)展。地鐵火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計及安置可有效預防、監(jiān)控并警示地鐵火災的發(fā)生，地鐵火災出現的原因類型較廣，如電氣設備出現電弧、漏電、過熱或剩余電流打火等問題可能導致火災的發(fā)生，因此地鐵火災監(jiān)控系統(tǒng)應做好此方面的檢測與檢查工作。此外，地鐵火災監(jiān)控系統(tǒng)設計時應注意在各處安置溫度檢測及報警裝置，以期避免地鐵因溫度過高出現火災的情況。地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的報警功能應設定分級報警功能，且不與電力設備聯(lián)動設置跳閘功能，對于初級報警可由工作人員手動關閉，隨后派出專業(yè)人員檢測并處理報警原因。初級報警功能又被稱為預警功能，它區(qū)別于傳統(tǒng)火災報警在火災發(fā)生后報警以求降低損失的目的，其主要目的是預防、預測或預警火災的發(fā)生，提前避免火災的發(fā)生，警示工作人員在火災可能發(fā)生時及時清理火災源。
2.地鐵火災發(fā)生原因
地鐵火災發(fā)生的常見原因一般可分為以下及方面：配電設備引發(fā)火災，這又可細分為電氣設備短路、電流負荷過載、線路接觸不良、線路絕緣老化、線路施工不規(guī)范、漏電、接觸電阻過大等。電氣設備出現短路的情況一般是絕緣層破損脫落導致的，短路的出現將大幅度降低線路電阻，進而產生電流快速升高的情況，隨后，一旦出現線路多次碰撞的情況，就有可能因為電流過大使設備溫度迅速提高，過高的溫度與因過大電流產生的火花相遇就會引發(fā)火災事故，由短路引發(fā)的火災可通過實時測量剩余電流及預警處理來避免。電流負荷長期過載引發(fā)火災的情況大致是因為電氣設備及相關線路的電流數值過載導致溫度上升進而超過規(guī)范值的情況，溫度一旦超過設備或絕緣材料的燃點，再遇明火就會發(fā)生火災甚至爆炸事故，該原因導致的事故可由實時監(jiān)控開關端子的溫度、立即發(fā)出預警并及時處理來預防。因部分線路接觸不良導致火災的出現，其原因歸根結底也是因線路及設備溫度過高導致的，接觸不良的線路可能出現電阻過大的情況，電流流經該電路時因過大的電阻而產生熱量，導致溫度升高甚至出現火花，發(fā)生火災事故，此類事故的發(fā)生也可由實時檢測開關端子的溫度并及時預警處理來避免。
電力電纜出現故障引發(fā)火災是火災發(fā)生的另一大常見原因，施工不規(guī)范、電纜接頭壓接不緊是電力電纜故障發(fā)生的源頭原因，另外，電力電纜也可能受環(huán)境影響出現故障，例如偶然的物理或機械損壞、環(huán)境過于潮濕導致絕緣層受潮損壞、化學或微生物侵蝕線路導致電力電纜故障等，當電力電纜的絕緣層受損一般會導致絕緣效果變差，遇雷電等突發(fā)情況時可能出現電力電纜被擊穿并起火的現象。受電力電纜過長或安置地隱蔽性強、道路偏遠所限，由電力電纜故障導致的火災難以預見，而安裝剩余電流監(jiān)測裝置可實時監(jiān)控電力電纜的絕緣情況，這在預防并避免電力電纜故障產生火災方面發(fā)揮著重要的作用。
斷路器老化出現火災，該情況常見于建成時間較早且使用抽出式斷路器來控制低壓配電系統(tǒng)主開關的地鐵站，長期的插拔抽出式斷路器可能出現斷路器插接處接觸電阻變大的情況，電流流經此處時溫度升高數值較大，溫度超出斷路器規(guī)范值時遇明火就可能出現火災，由于斷路器老化導致電阻過大進而發(fā)生火災的情況可通過安裝溫度探測器來預防。需要注意的是，地鐵發(fā)生火災時可能出現電壓降低或斷電的情況，地鐵內的亮度將會降低甚至陷入黑暗，這給乘客逃生避難造成困難，因此，必須重視地鐵低壓配電系統(tǒng)中電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的安裝，確保系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定、科學及實時性。
3.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計分析
地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)一般由以下部分組成，監(jiān)控主機、剩余測溫式電氣設備、剩余電流式電氣監(jiān)控設備、探測器、數據收集器、處理軟件等，首先應確保監(jiān)控主機運行的穩(wěn)定性、科學性及速度，其次應格外重視剩余測溫式電氣設備、剩余電流式電氣監(jiān)控設備及探測器的安裝位置，確保監(jiān)控及探測的信息可迅速地通過相關線路傳遞給監(jiān)控主機。
3.1.剩余測溫式電氣設備
電氣設備熱電阻基于隨溫度的升高電阻數值一般會升高額特性而建立，另外，測溫傳感器一般用于測量剩余溫度，常被安裝于位于地鐵電氣設備上的良好發(fā)熱位置處，該位置的選取范圍較廣且具備一定的特點，開關觸點或電纜接頭等位置較好，需要注意的是，該位置的選取與溫度或過熱現象檢測及分析的科學性與規(guī)范性有直接聯(lián)系，謹慎選取。為了確保剩余測溫式電氣設備發(fā)揮監(jiān)控及預警作用的科學性，其位置的選取更需謹慎對待，據科學研究及前人經驗，低壓配電室、開關或底盤插接觸上層等位置是較好的選擇，另外，可在環(huán)控電控室里的進線柜斷路器處安裝剩余測溫式電氣設備用于監(jiān)控與預警，而開關斷路器上一般安裝有三級負荷進線開關，隧道風機斷路器上也常見安裝有三級負荷進線開關。
3.2.剩余電流式電氣監(jiān)控設備
剩余電流式電氣監(jiān)控設備通過實時動態(tài)地檢測電纜電線中流經電流的變化來判斷絕緣效果的好壞。倘若地鐵電氣設備發(fā)生運行電氣故障，可通過尋找穿過電流互感器進入大地的電流位點來確定故障位置，需要注意的是，工作人員應科學性地選擇剩余電流式電氣監(jiān)控設備的安裝位置，以確保該設備發(fā)揮。密集母線的實際回路位置是工作人員安裝剩余電流式電氣監(jiān)控設備時應格外注意的，為了保證它的正常與平穩(wěn)工作，應提高對其絕緣材料質量及安裝方式的要求，避免因接頭安裝不恰當或絕緣效果欠佳等故障問題導致的火災。隨后，可通過科學性地安裝剩余電流式電氣監(jiān)控設備來動態(tài)監(jiān)控密集母線的絕緣效果，最終達到監(jiān)控并預警因密集母線故障出現的火災事故的目的。除此之外，剩余電流式電氣監(jiān)控設備一般不會安裝于電氣設備的進線、母聯(lián)回路或總進線開關等位置，這主要是由于在這類位置安裝該設備無法發(fā)揮其監(jiān)測功能的原因。另外，安裝在地鐵隧道的水泵供電回路的剩余電流式電氣監(jiān)控設備的數量應較大，地鐵隧道中的水泵電纜及線路所處環(huán)境比較惡劣且長期通電，受惡劣環(huán)境及高通電率的影響，此處的絕緣狀態(tài)極易被影響出現受損或效果變差的情況，電纜擊穿、火災等高危事故出現的概率也隨之增加。剩余電流式電氣監(jiān)控設備還應多安裝在管控地鐵照明的位置，地鐵照明管控點數量較多且所涉范圍較廣，因此安裝時必須細致而全面，一旦火災發(fā)生地鐵照明關系乘客及工作人員的安危，人們需要較好地照明去逃生避難，故而應格外重視照明管控點的剩余電流式電氣監(jiān)控設備的安裝，尤其是安裝工藝的科學性、安裝地點及絕緣材料的質量。
3.3.探測器
為了確保地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的運行，需要注意探測器安裝位置的合理性，探測器的正確安裝包括信息探測收集關鍵性及有線或無線傳輸的順利性，探測器探測并搜集到與高溫、強電流、火災等危險事故相關信息后應迅速傳遞到處理設備及報警設備中，探測器分散檢測危險信號并輸送到統(tǒng)一管理的監(jiān)控主機中，以實現電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的檢測、
預警功能。目前。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中常見的探測器類型一般分為兩種，一是分離式探測器，顧名思義，該類設備的探測器與監(jiān)控器分開開展工作，具有不同的功能職責，采集并分析電流信息工作一般由探測器承擔，隨后收集并處理電流信息，判斷是否將有火災發(fā)生及對應的預防措施工作由監(jiān)控器負責。二是組合式探測器，該類設備的監(jiān)控器與探測器是組合完成工
作的，該設備的應用在電氣設備出現故障導致溫度異常升高信息的搜集方面發(fā)揮著重要的作用，另外，該設備可將可能出現故障的位置投屏在監(jiān)控器上以輔助工作人員迅速找出需要搶修處理的位置，有效預防避免了火災事故的發(fā)生。
4.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)特征分析
4.1.監(jiān)控主機特征
地鐵電氣火災監(jiān)控主機統(tǒng)一收集檢測并處理溫度信號及剩余電流信號，且監(jiān)控主機兼有監(jiān)控及預警功能。通過剩余測溫式電氣設備、剩余電流式電氣監(jiān)控設備、探測器等設備所搜集的數據信號將統(tǒng)一在監(jiān)控主機完成篩選處理工作，監(jiān)控主機主要發(fā)揮集中處理信號、統(tǒng)一管理設備、報警等工作，它是地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的重要防線，用于彌補各設備的缺漏之處并及時發(fā)出警報。另外監(jiān)控主機具備安全、可靠、低功耗的特點，監(jiān)控主機的存在可有效降低地鐵內數據信息被非法截取的概率。
4.2.電氣火災預警系統(tǒng)功能特征
電氣火災預警系統(tǒng)應具備可靠性、保密性、實時監(jiān)測性、數據傳輸性等功能特征，電氣火災預警系統(tǒng)的可靠性主要體現在其單機及獨立上，單機指電氣火災預警系統(tǒng)的運行無需聯(lián)網，斷網后不影響預警系統(tǒng)的正常運行，獨立則指電氣火災預警系統(tǒng)中的所有系統(tǒng)都各自獨立，某個系統(tǒng)發(fā)生故障不影響其他系統(tǒng)的正常運行，避免出現電氣火災預警系統(tǒng)中一個系統(tǒng)發(fā)生故障整個電氣火災預警大系統(tǒng)全面癱瘓的情況。保密性則指電氣火災預警系統(tǒng)的保密級別較高，該系統(tǒng)采用多級密碼保護方式，不同管理級別的用戶所擁有的權限不同。電氣火災預警系統(tǒng)實時動態(tài)地檢測著地鐵剩余電流信號、溫度信號、火災情況等，另外，該系統(tǒng)還承擔著信號檢測后的收集、分析、判斷、決策等工作。為了確保電氣火災系統(tǒng)能夠高效實現預警、檢測火災的目的，必須確保系統(tǒng)內部數據傳輸工作的順利進行，因此可嘗試采用將故障和正常使用設備或系統(tǒng)分類的方式。
5.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)特征分析
5.1.地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)型號
TFRC128-EFMS 機制是目前常用的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)型號，該型號的技術水平，在射頻技術與剩余電力測量技術的加持下，地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)能夠完成檢測地鐵剩余電流及溫度以預警火災出現的任務。地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)可在出現火災傾向時基于所接收的地鐵站現狀信號展開預測分析工作，這在預防地鐵火災出現方面發(fā)揮著重要的作用。另外，實施動態(tài)地檢測地鐵電氣設備、線纜及電路等相關設施可為環(huán)境部門提供更加科學合理的數據信息。
5.2.地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)型號
監(jiān)控主機、剩余電流式電氣火災檢測器、測溫式電氣火災檢測器等設備構成了地鐵電氣火災監(jiān)控機制，具備實時檢測并收集處理電氣設備的電流、溫度等火災動態(tài)信號的功能。該系統(tǒng)中不同設備之間可通過有線或無線的方式完成信息輸送。其中，剩余電路電流的檢測工作一般由剩余電流式電氣火災監(jiān)控器完成，它影響著電氣設備、電纜或線路出現故障或問題時發(fā)現并處理的效率，它合理監(jiān)控著地鐵內電氣設備及電氣火災的真實情況，另外，實時動態(tài)地檢測并收集電氣設備的正常運行或故障發(fā)生的信息促進了設備升級、維修及隱患排除等工作的順利開展，長期的監(jiān)控與檢測可為環(huán)境部門及地鐵站整治地鐵環(huán)境，修建地鐵站等工作提供科學的數據信息。
6.安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)
6.1.概述
Acre1-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，是根據國家現行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數字化獨立運行的系統(tǒng)，已通過國家消防電子產品質量監(jiān)督檢驗中心的消防電子產品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現均已批量生產并在全國得到廣泛地應用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網管理云平臺或火災自動報警系統(tǒng)等進行數據交換和共享。
6.2.應用場合
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域。
6.3.系統(tǒng)結構
6.4.系統(tǒng)功能
1）監(jiān)控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發(fā)出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位”按鈕或觸摸屏的“復位”按鍵遠程對探測器實現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。
2）當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。
3）通訊故障報警：當監(jiān)控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。
4）當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。
6.4配置方案
7.結束語
本文就地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)展開了介紹及應用分析，首先簡略介紹了地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的概念，并分析了地鐵發(fā)生電氣火災的可能原因，隨后就地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計及特征展開了詳細的分析，最后介紹了目前常用的地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)型號及其檢測機制，以期為地鐵地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)應用提供借鑒。
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