1.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器、測溫式電氣火災(zāi)探測器)和電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備兩部分組成。
1.1 剩余電流探測原理
剩余電流火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)一般由剩余電流檢測元件、現(xiàn)場處理設(shè)備和集中監(jiān)控設(shè)備組成。剩余電流火災(zāi)報警系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示。
剩余電流檢測器的工作原理基于基爾霍夫電流定律，即電路內(nèi)任意點的電流矢量和為0。檢測剩余電流時，三相導線和中性線穿過一個電流互感器，當未發(fā)生接地故障時，無論三相負荷是否平衡，電流矢量和均為0；當發(fā)生接地故障時，故障電流會經(jīng)過故障點流入大地，使電流互感器中電流矢量和不為0，該電流值即為剩余電流值。低壓配電系統(tǒng)的接地形式?jīng)Q定了剩余電流檢測元件是否能正常工作。低壓配電系統(tǒng)的N線與PE線應(yīng)該嚴格分開，通過剩余電流檢測元件的N線不能作為PE線使用，不能重復接地，不能接設(shè)備外露可導電部分。TN-S系統(tǒng)剩余電流檢測示意圖如下圖所示。
剩余電流互感器的剩余電流值在30~1000mA時連續(xù)可調(diào)，內(nèi)置或外置的溫度探測器在55~140℃時連續(xù)可調(diào)。
1.2 溫度探測原理
熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加來進行溫度測量的。測溫傳感器一般設(shè)置在電氣系統(tǒng)的電纜接頭、電纜本體、開關(guān)觸點等相關(guān)發(fā)熱部位，用于監(jiān)測設(shè)備過熱而引起的火災(zāi)。探測位置包括開關(guān)柜、配電箱接頭、母線。
1.3 集中監(jiān)控設(shè)備
集中監(jiān)控設(shè)備通過有線/無線實時收集各個現(xiàn)場處理設(shè)備的信號，并對信號進行比較、分類等處理后，將相應(yīng)信息送往報警、顯示、控制信號輸出、存儲、打印等設(shè)備，實現(xiàn)集中顯示、控制、記錄等功能。集中監(jiān)控設(shè)備可以分為監(jiān)控單元與監(jiān)控主機兩種類型。監(jiān)控單元主要用于有限數(shù)量、距 離的若干探測器的連接與管理，適用于小型系統(tǒng)；監(jiān)控主機具有更強大的處理功能，可通過監(jiān)控單元連接更多探測器，適用于大中型系統(tǒng)，并具備人性化管理軟件及打印、拷貝等功能，能夠儲存12個月的報警信息記錄，便于站級管理。
2.電氣火災(zāi)報警系統(tǒng)方案
2.1 探測器選擇
電氣火災(zāi)探測器主要有分離型探測器(非獨立式)和組合型探測器(獨立式)兩種。
1）分離型探測器(非獨立式)。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(包括終端探測頭剩余電流互感器、溫度傳感器)分離配置。通過監(jiān)控探測器采樣配電柜(箱)內(nèi)導電線路中的電流和剩余電流信號，經(jīng)內(nèi)置單片機系統(tǒng)分析處理后，上報消防控制室或值班室里的電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，經(jīng)過進一步分析處理后進行所需的聯(lián)動控制，從而完成該系統(tǒng)應(yīng)有的功能。優(yōu)點：①系統(tǒng)分工明確、結(jié)構(gòu)簡單、成本少、故障率偏低，不含電源控制開關(guān)，不串入配電系統(tǒng)，只通過剩余電流互感器(或測溫探頭)取樣信號，性能穩(wěn)定可靠；②相對功能簡單，探測器尺寸較小，適合安裝在地鐵低壓柜饋線電纜室等比較狹窄的安裝空間。缺點：在采購數(shù)量很少(少于10個)并需要就地報警的情況下，造價較高。
2）組合型探測器(獨立式)。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器組合配置。與分離型探測器相比，不僅能滿足對剩余電流與非正常溫升的檢測，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能，并通過設(shè)備的液晶屏實現(xiàn)測量結(jié)果顯示、參數(shù)設(shè)置等功能。優(yōu)點：①采購數(shù)量很少并需要就地報警的情況下，造價較低；②在末端更易于維護人員操作與設(shè)置。缺點：①體積大，在地鐵低壓柜饋線電纜室比較狹窄的安裝空間非常局促；②功能復雜，故障率高；③在探測點多的情況下，造價非常高。
由于地鐵監(jiān)控點數(shù)多，趨向于集中監(jiān)控方式，且開關(guān)柜安裝空間有限，故建議采用分離型探測器，并設(shè)專門的集中監(jiān)控裝置。
2.2 探測器位置設(shè)置
目前，地鐵車站根據(jù)負荷重要性將負荷分為三級，對于不同的負荷采用不同的配電形式，為保證高可靠性，配電形式多為放射式配電。
一般負荷設(shè)就地電源箱，由變電所放射式配電；各類風機、空調(diào)器等環(huán)控設(shè)備由變電所饋出總電源給環(huán)控電控柜，再由環(huán)控電控柜統(tǒng)一放射式配電至設(shè)備；冷水水泵、冷卻塔等冷水系統(tǒng)制冷設(shè)備由變電所饋出總電源給冷水機房電控柜，再由冷水機房電控柜統(tǒng)一配電至設(shè)備。冷水機組一般直接由變電所饋出到設(shè)備。
結(jié)合地鐵目前的供電方案電氣火災(zāi)探測器可安裝在變電所0.4kv饋線回路處或下*級配電箱進線處。
1）安裝在變電所0.4 kV饋線回路處。探測保護范圍大，包括配電柜饋線電纜和配電箱下級的用電設(shè)備；安裝集中，管理方便；空間跨度小，可采用無線通信方式或總線連接方式。
2）安裝在下*級配電箱進線處。探測保護范圍*確，就是配電箱下級的用電設(shè)備；無法探測配電柜至配電箱之間的電纜剩余電流情況；安裝分散，管理不方便；空間跨度大，連接總線通常很長，信號衰減嚴重。
因此建議地鐵新線將探測器設(shè)置在變電所0.4kv饋線回路處。
2.3 監(jiān)控設(shè)備要求
1）電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備應(yīng)具有直接連接剩余電流探測器、測溫式電氣火災(zāi)探測器的功能，應(yīng)能同時處理上述探測器探測信號的能力。
2）監(jiān)控設(shè)備應(yīng)對所轄范圍內(nèi)的各類探測器的報警信號進行聲、光報警，并在顯示器上顯示報警位置及探測器實測值。
3）不同類型探測器故障信息應(yīng)有明顯區(qū)別。監(jiān)控設(shè)備能夠按用戶級和管理級權(quán)限靈活設(shè)置，用戶級權(quán)限具有靈活分配模塊操作權(quán)限功能。
4）監(jiān)控設(shè)備應(yīng)具有以太網(wǎng)接口(RJ45)，可直接與綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過RJ45接口(TCP/IP協(xié)議)在訪問和獲取多功能火災(zāi)探測系統(tǒng)主機信息時，系統(tǒng)主機能夠提供以自定義的報警分區(qū)為單位的即時光纖溫度信息，包括*大溫度、平均溫度、*小溫度、預(yù)報警信息、報警信息等，提供測溫式電氣火災(zāi)探測器、剩余電流式電氣火災(zāi)探測器即時信息；接收來自綜合監(jiān)控系統(tǒng)的時鐘同步信號，并校正自身時鐘信號。
5）監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)主機采用網(wǎng)絡(luò)接口直接與火災(zāi)報警系統(tǒng)專業(yè)聯(lián)網(wǎng)，火災(zāi)報警系統(tǒng)可通過該接口訪問和獲取系統(tǒng)主機信息，包括饋電回路剩余電流、饋電回路三相溫度。
【參考文獻】
- 付朝立.基于泄漏電流監(jiān)測的電氣火災(zāi)報警系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用[J]. 城市軌道研究，2014(4)：132-134.
- GB50116—2013 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].
- DBJ/T15-77—2010 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收規(guī)范[S].
- GB50157—2013 地鐵設(shè)計規(guī)范[S].
- 諶小莉.廣州地鐵車站電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置方案，廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司.
- 安科瑞消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)/防火門監(jiān)控系統(tǒng)/消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)/電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)選型手冊. 2022.05版
