淺談電氣火災監控係統在天津西站綜合交通樞紐中的應用

摘要：為(wei) 了預防綜合交通樞紐電氣火災的發生，在天津西站樞紐中設計使用了電氣火災監控係統。首先介紹了電氣火災監控係統在綜合交通樞紐中使用的必要性，之後結合天津西站綜合交通樞紐實際情況，分析了樞紐電氣火災的成因，並將整個(ge) 樞紐按照產(chan) 權區域進行了係統設計，在傳(chuan) 統電氣火災監控的基礎上，提出了樞紐中廣義(yi) 電氣火災監控係統的概念，並詳細介紹了三種火災探測器的具體(ti) 設計與(yu) 安裝。工程實踐表明該火災監控係統設計合理，實用,具有一定的推廣價(jia) 值。

關(guan) 鍵詞:綜合交通樞紐；電氣火災監控係統；探測器

引言

近年來，隨著鐵路客運專(zhuan) 線和城市軌道交通的高速發展，城市客運交通係統運輸效率的提高變得尤為(wei) 重要，集鐵路客運、城市軌道交通、長途汽車客運、城市公交係統、出租車和停車場於(yu) 一體(ti) 的立體(ti) 式大型客運綜合交通樞紐便應運而生。此類大型交通樞紐建築規模和客流集散量巨大，如果一旦發生火災，將會(hui) 造成嚴(yan) 重的財產(chan) 損失和人員傷(shang) 亡。

據消防局《中國火災統計年鑒》統計，2007年以來，在發生的火災中，因電氣原因引起的火災*多，約占火災總數的30%左右，並有逐年上升之勢；在世界五大建築火災的經典案例中，四起是由於(yu) 電線短路引起，另外一起是由於(yu) 高溫燈具烤燃紗幕引起。此外，電氣火災的發生並無明顯征兆，依靠傳(chuan) 統的人工檢修與(yu) 巡視，很難在在火災發生之前察覺。

麵對如此嚴(yan) 峻的電氣火災形勢，本著“防範勝於(yu) 救災"的理念，根據GB50016-2006《建築設計防火規範》、GB14287-2005《電氣火災監控係統》等有關(guan) 國家標準規範，並參考了GB50116-2008《火災自動報警係統設計規範》,作者在天津西站綜合交通樞紐中采用了電氣火災監控係統監測配電係統中的漏電、電流、溫度等參數的變化，來預防電氣火災的發生。

一、項目概況

新建天津西站綜合交通樞紐是配套京滬高速鐵路建設的五大鐵路客運樞紐之一，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、長途客運、城市公交、出租和停車於(yu) 一體(ti) 的大型綜合交通樞紐。除鐵路站房主體(ti) 之外，與(yu) 天津西站站房工程同步配套建設的工程有：南北廣場及地下換乘區以及出租車蓄車場、停車場工程，長途客運工程、城市公交車場工程，地鐵1號線、4號線、6號線車站及相鄰區間工程，見下圖1:天津西站綜合交通樞紐總平麵圖。

二、綜合交通樞紐電氣火災成因分析

1配電係統漏電以及短路導致火災

綜合交通樞紐中用電負荷較多，配電係統複雜，大部分配電纜線是經鋼管及金屬橋架進行敷設，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，導致纜線與(yu) 纜線之間、纜線與(yu) 其保護鋼管之間、纜線與(yu) 橋架之間有一部分電流通過，發生漏電現象。如果纜線絕緣能力繼續下降而發生破損，纜線與(yu) 纜線之間，纜線與(yu) 大地之間發生接觸，則會(hui) 發生短路，而使電流聚增。在漏電以及短路發生時，如果電流就是線路的某一個(ge) 流經電阻局部較大的介質，則會(hui) 在該處產(chan) 生高溫，可能會(hui) 致使周圍可燃物引燃，有時在漏電以及短路時產(chan) 生的電火花也可能會(hui) 產(chan) 生火災。漏電與(yu) 短路除可以導致火災外，也容易直接對人造成傷(shang) 害。

2接觸電阻過大導致火災

在綜合交通樞紐中，供電區域較廣，用電設備較多，從(cong) 何導致了供電線纜、配電箱、開關(guan) 櫃數量的增多，而在線纜與(yu) 用電設備、線纜與(yu) 線纜、線纜與(yu) 斷路器、熔斷器，線纜與(yu) 電氣儀(yi) 表等處均有接頭，接頭數量也隨之增多。如果接頭處理良好，則接觸電阻不會(hui) 太大，接頭點的發熱就很少，可以保持在正常溫度運行。如果接頭中有雜質，或者施工時連接不牢靠，或者一些其他原因使接頭接觸不良，則會(hui) 造成接觸部位的局部電阻過大，當電流通過接頭時，就會(hui) 在此處產(chan) 生大量的熱，形成高溫，嚴(yan) 重時會(hui) 引起金屬變色甚至熔化，引起纜線的絕緣層老化甚至發生燃燒，並引燃附近的可燃物或導線上積落纖維等，從(cong) 而造成火災。

3過載運行導致火災

在樞紐中，由於(yu) 用電設備的多樣性，以及運營後期設備的不斷增加使用，使用中極有可能會(hui) 發生供電線路過載運行的情況，纜線在過載運行時，纜線的溫度就會(hui) 升高，從(cong) 而加快了纜線絕緣層老化變質。當發生嚴(yan) 重過負荷情況時，導線的溫度會(hui) 不斷升高，甚至會(hui) 引起纜線的絕緣層破壞而引起燃燒，並引燃導線附近的可燃物，從(cong) 而造成火災。

4電纜橋架，電纜支架內(nei) 環境溫度的升高引起火災

在樞紐中，大量的電纜均通過封閉式金屬橋架進行敷設，電纜橋架中電纜數量也較多，加上樞紐中各種負荷長期的運行，橋架內(nei) 溫度難免會(hui) 升高，如此便會(hui) 使電纜的絕緣層老化加速，從(cong) 而加速絕緣層的破壞，從(cong) 而引起火災。

基於(yu) 以上幾點，在天津西站綜合交通樞紐中設計了電氣火災監控係統來預防火災的發生。

根據GB50116—2013《火災自動化報警係統設計規範》,對電氣火災隧道的安裝提出要求。

三、電氣火災監控在天津西站樞紐中的應用

1電氣火災監控係統的定義(yi)

規範GB14287-2005《電氣火災監控係統》中將電氣火災監控係統定義(yi) 為(wei) ：當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發出報警信號、控製信號並能指示報警部位的係統，它由電氣火災監控設備、電氣火災監控探測器組成。電氣火災監控設備是能接收來自電氣火災監控探測器的報警信號，發出聲、光報警信號和控製信號，指示報警部位，記錄並保存報警信息的裝置，也就是習(xi) 慣稱呼的“監控主機"。火災監控探測器又分為(wei) 剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器和測溫式電氣火災監控探測器。

規範GB50116—2008《火災自動報警係統設計規範》中規定電氣火災監控係統應有電氣火災監控設備、剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器測溫式電氣火災監控探測器以及線型感溫火災探測器四部分組成。

本工程選擇了由監控主機、剩餘(yu) 電流式探測器，測溫式探測器，感溫光纖式火災探測器組成的電氣火災監控係統。

2天津西站樞紐電氣火災監控係統總體(ti) 設計原則

西站樞紐包括鐵路站房工程、公交場站工程、樞紐控製中心工程、市政道路工程、南北廣場工程、地下停車場工程及軌道交通地下結構工程等部分。如果整個(ge) 樞紐采用一套電氣火災監控係統，則所涵蓋範圍太廣，施工難度也較大，測量點太多，不易處理；此外，各個(ge) 工程在運營階段分別隸屬於(yu) 不同的產(chan) 權單位，管理權並不統一，若使用一個(ge) 係統，則容易引起管理混亂(luan) ，權責不分。所以，在設計中，電氣火災監控係統在西站樞紐工程中是按工程的產(chan) 權隸屬來進行分別設置。

首先，西站樞紐中綜合監控係統在設計時按照各個(ge) 不同的產(chan) 權單位進行了大區域分割。站房工程產(chan) 權屬於(yu) 鐵路，設立一套獨立電氣火災監控係統，並納入鐵路SCADA係統；軌道交通地下工程納入其各自地鐵係統進行監控；公交場站工程以及市政道路工程由於(yu) 用電負荷較少，建築相對獨立，規模較小，未設單獨電氣火災監控係統；南北廣場工程、地下停車場工程以及控製中心工程管理單位一樣，可以作為(wei) 一個(ge) 監控的大區域來考慮，本文以下將重點對該大區域火災監控係統的設置做詳細介紹。

3火災監控係統的具體(ti) 設計

3.1火災監控係統的係統框架設計

由於(yu) 該區域的建築規模和用電設備的多樣複雜，特別是南廣場地下公共換乘區作為(wei) 鐵路、汽車、出租車以及公交等的換乘節點，規模較大，配電係統複雜，若南北廣場、地下停車場以及控製中心由一個(ge) 傳(chuan) 統意義(yi) 的監控係統負責，數據處理以及日後運營管理起來不是特別方便。

綜合考慮各種因素，將這一大區域的火災監控係統作為(wei) 一個(ge) 廣義(yi) 的監控係統來進行處理，然後再按照每個(ge) 降壓變電所的供電區域設置電氣火災監控分係統，即傳(chuan) 統意義(yi) 上的火災監控係統，這樣劃分的分係統需監測電氣量並不十分龐大，同時也利於(yu) 管理和查找故障點，便於(yu) 運營維護和檢修。建立分係統之後，各分係統通過RJ45接口(通信協議TCP/IP協議)組網後首先接入換乘區綜合監控室綜合監控係統，之後接入到控製中心的綜合監控係統調度管理主機。

可見，該廣義(yi) 上的電氣火災監控係統主要分為(wei) 三級節點監控：一級為(wei) 控製中心綜合調度主機，二級節點為(wei) 各個(ge) 工程範圍內(nei) 的綜合監控室，三級節點為(wei) 各個(ge) 工程的各變電所(係統監控主機)。

3.2電氣火災監控分係統工作原理

電氣火災各分係統由電氣火災監測主機、無線藍牙剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器、藍牙測溫式電氣火災監控探測器、線型光纖電氣火災監控探測器和數據集中器等部分組成。

無線藍牙剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器、測溫式電氣火災監控探測器將其探測信號經過藍牙無線方式傳(chuan) 輸給數據集中器，數據集中器將信號處理後經過現場總線(總線長度小於(yu) 800米時采用RS485,大於(yu) 時采用通信光纖)上傳(chuan) 到監控主機；線型電氣火災探測器可與(yu) 監控主機直接連接。監控主機實現對其各個(ge) 信號的處理、報警、控製、統計、管理、通信等功能。電氣火災詳細信息從(cong) 該係統主機的圖形界麵上查看。當發生電氣火災報警時，監控主機、火災報警控製器均發出聲光報警信號，但不聯動電氣設備的跳閘回路。監控主機安放在變電所控製室內(nei) 的標準機櫃內(nei) 。監控主機具備同時處理、連接測溫式電氣火災探測器、剩餘(yu) 電流式電氣火災探測器和線型感溫光纖探測器的能力，並將報警信息和溫度/剩餘(yu) 電流實時信息通過RJ45接口(通信協議TCP/IP協議)上傳(chuan) 到綜合監控室內(nei) 係統主機，之後將信息上傳(chuan) 至控製中心。

3.3火災監控係統設備的檢測範圍與(yu) 探測對象

由本文第2節可知，常見的火災誘發由漏電或短路、接觸電阻過大、過載運行以及溫度升高所引起。基於(yu) 此，係統檢測設備的檢測範圍與(yu) 探測對象如下：

(1)目前統計的電氣火災中，屬於(yu) 漏電以及短路所引起的占到了60%,由於(yu) 火災在發生之前依靠傳(chuan) 統的人工巡查來發現漏電問題是不現實的，所以對漏電未造成進一步火災之前的預先報警顯得尤為(wei) 重要，所以需要借助剩餘(yu) 電流互感器來進行預先報警，以期早發現問題早解決(jue) ，防止火災發生。本工程剩餘(yu) 電流探測器選用具有藍牙數據傳(chuan) 輸功能的剩餘(yu) 電流式電氣火災監控探測器。

監測範圍：低壓開關(guan) 櫃中所有回路、環控電控櫃中除風閥外的所有回路，商業(ye) 照明配電箱主回路、所有動力配電箱主回路。

安裝位置：安裝在低壓開關(guan) 櫃或配電箱內(nei) 低壓開關(guan) 的下方，安裝圖如下：

(2)麵對接觸電阻過大引發火災的問題，選用測溫式探測器進行檢測。本工程選用接觸式布置的藍牙測溫式電氣火災監控探測器，對高低壓配電係統重要回路接頭部位的溫度進行檢測，監測這些回路的低壓開關(guan) 觸頭、電氣連接處、母線接頭、電纜頭等位置的實時溫度。

監測範圍：高壓開關(guan) 櫃手車接頭、低壓開關(guan) 櫃中電容器回路、有源動態補償(chang) 回路、設備容量超過100kVA的回路，環控室環控電控櫃的每個(ge) 回路，商業(ye) 照明及商業(ye) 動力配電箱主回路。

安裝位置：高、低壓櫃內(nei) 或配電箱內(nei) ，安裝圖如下：

(3)麵對過載及電纜橋架等處溫度升高的火災隱患，使用感溫光纖對其進行檢測，線型光纖電氣火災監控探測器保護對象為(wei) 電纜橋架、電纜溝、電纜夾層、電纜豎井的溫度，根據設定的溫度限值，給出相應的預警和報警。

監測範圍：監測電纜豎井內(nei) 電纜密集段、電纜橋架內(nei) 的電纜密集段(15條電纜以上)的電纜溫度，敷設示意圖如下：

如上所述，在本工程中在*常發生火災的故障點分別設置了不同的探測器來進行檢測，全麵預防電氣火災的發生。

四、安科瑞電氣火災監控係統

1概述

Acre1-6000電氣火災監控係統，是根據中心的消防電子產(chan) 品試驗認證，並且均通過嚴(yan) 格的EMC電磁兼容試驗，保證了該係列產(chan) 品在低壓配電係統中的安全正常運行，現均已批量生產(chan) 並在全國得到廣泛地應用。該係統通過對剩餘(yu) 電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與(yu) 監視，實現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯動切除被檢測到剩餘(yu) 電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;並根據用戶的需求，還可以滿足與(yu) AcreIEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台或火災自動報警係統等進行數據交換和共享。

2應用場合

適用於(yu) 智能樓宇、醫院、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(ye) 、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。

3係統結構

4係統功能

（1）監控設備能接收多台探測器的剩餘(yu) 電流、溫度信息，報警時發出聲、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“複位"按鈕或觸摸屏的“複位"按鍵遠程對探測器實現複位。對於(yu) 聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除。

（2）當被監測回路報警時，控製輸出繼電器閉合，用於(yu) 控製被保護電路或其他設備，當報警消除後，控製輸出繼電器釋放。

（3）通訊故障報警：當監控設備與(yu) 所接的任一台探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監控畫麵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，並發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發出聲光報警信號並顯示故障信息，可進入相應的界麵查看詳細信息並可解除報警聲響。

（4）當發生剩餘(yu) 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(chu) 在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。曆史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

5配置方案

五、結束語

（1）對於(yu) 大型的綜合交通樞紐而言，電氣火災監控係統的設置應該按照其產(chan) 權的歸屬來進行分區域設置。

（2）現場實踐表明，產(chan) 權單位統一的大區域工程采用廣義(yi) 火災監控係統模式便於(yu) 現場管理與(yu) 故障點排除。

（3）在現場實際使用過程中，漏電探測器會(hui) 發生誤報的現象，*後通過多次調整漏電報警閥值的調整得以解決(jue) ，如果以後產(chan) 品能夠做到根據實時監測數據與(yu) 曆史檢測數據進行漏電閥值的自動修正，那麽(me) 該係統將會(hui) 更好。

總之，該係統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(yi) 。

安科瑞侯文莉