1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備組成及其作用

國家頒布實(shí)施的GB50116-2013《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》新增了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容，規(guī)定：地下公共建筑(含地鐵)應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，且電氣火災(zāi)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(zāi)監(jiān)控設(shè)備(監(jiān)控主機(jī))、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、線型感溫火災(zāi)探測器。

（1）電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備(監(jiān)控主機(jī))的作用：實(shí)時(shí)接收來自線型光纖差定溫火災(zāi)探測器、藍(lán)牙測溫式電氣火災(zāi)探測器、剩余電流式電氣火災(zāi)探測器發(fā)來的正常信息、故障信息、災(zāi)害信息，并對其進(jìn)行快速處理和管理。

（2）剩余電流式電氣火災(zāi)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(dá)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(zāi)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(diǎn)等發(fā)熱部位。以實(shí)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(zāi)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(zāi)報(bào)警。

2應(yīng)用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是為了預(yù)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(zāi)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(shí)時(shí)監(jiān)測，其特點(diǎn)是先期預(yù)警。

(1)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，配電設(shè)備的火災(zāi)發(fā)生主要由4個(gè)方面原因引起：①線路絕緣老化、漏電火災(zāi)；②短路火災(zāi)；③長期過負(fù)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(yù)警信息，及時(shí)處理，可避免出現(xiàn)火災(zāi)事故；③、④方面可通過實(shí)時(shí)測量開關(guān)端子的溫度及時(shí)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(jī)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(xué)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(yù)見。采用剩余電流監(jiān)測裝置可準(zhǔn)確判斷電纜絕緣下降情況，能夠較好地預(yù)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(dá)到危險(xiǎn)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(zāi)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(zāi)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(zāi)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(yùn)營費(fèi)用高低。因此，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)角度，認(rèn)真分析電氣火災(zāi)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(zāi)監(jiān)控探測器

測溫式電氣火災(zāi)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(diǎn)等發(fā)熱部位，以實(shí)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(dǎo)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(dǎo)體自身消耗功率，約等于I2R；K為導(dǎo)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(dǎo)體散熱面積；t為通電時(shí)間；T為單位長度導(dǎo)體的熱時(shí)間常數(shù)。

對其安裝位置的選擇，建議如下。

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

根據(jù)公式(1)計(jì)算可知，運(yùn)行電流小于100A的開關(guān)在28℃環(huán)境內(nèi)正常安裝時(shí)，其溫升是很小的。從深圳地鐵的實(shí)際運(yùn)行情況看，正常安裝的冷水機(jī)組回路(額定功210kW)長期運(yùn)行，其負(fù)荷開關(guān)端子溫度顯示為50℃左右，需重點(diǎn)監(jiān)控；其他設(shè)備，如綜合監(jiān)控回路(額定容量120kVA)、應(yīng)急電源(EPS)照明回路(額定容量80kVA)開關(guān)端子運(yùn)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(zāi)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(dǎo)體的熱平衡原理可知，載流導(dǎo)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(yàn)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(diǎn)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(yuǎn)大于開關(guān)和底座端子的插接力。

（3）在負(fù)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(zāi)監(jiān)控探測器，而無需在負(fù)載開關(guān)上下兩側(cè)都安裝。

負(fù)載開關(guān)輸入端子與輸出端子間的距離不足1m，銅的熱導(dǎo)率較高，達(dá)到393.6W（m.K），當(dāng)銅材某處異常高溫時(shí)，能迅速將熱量傳導(dǎo)至周圍，達(dá)到熱平衡。從成本考慮，在負(fù)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(zāi)監(jiān)控探測器，而無需在負(fù)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(zāi)監(jiān)控探測器：

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

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

3.2剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

剩余電流式電氣火災(zāi)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(zāi)監(jiān)控探測器。長距離輸送電力的密集母線槽由于是非標(biāo)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(dá)到對可能出現(xiàn)的故障預(yù)警目的。

(2)進(jìn)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(jìn)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(yīng)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(xué)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(zāi)。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(yīng)增加剩余電流檢測裝置。因?yàn)檎緩d、站臺照明回路點(diǎn)多面廣，接頭多，且安裝工藝不嚴(yán)謹(jǐn)，容易出現(xiàn)絕緣受損、擊穿等事故。建筑火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)表明，發(fā)生在建筑物的電氣火災(zāi)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(shí)時(shí)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(fù)荷總開關(guān)回路，環(huán)控l級、2級、3級負(fù)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(jī)組回路。

　　審核編輯：湯梓紅