浅谈电气火灾监控系统在地铁运维中的应用
时间：2023-08-15 阅读：282
摘要：文章主要介绍了地铁电气火灾监控系统的概述、设计、基本特征及具体的应用措施，还具体分析了地铁火灾发生的常见原因，分别分析了剩余测温式电气设备、剩余电流式电气监控设备及探测器等设备系统的设计，随后就监控主机和电气火灾预警系统功能展开了特征分析，最后提出了几点关于地铁电气火灾监控系统实施、地铁电气火灾监控机制检测层次与地铁电气火灾监控机制的形成相关的应用措施。
关键词:电气火灾监控系统，剩余电流，地铁，电力监控，故障报警
0 引言
设施复杂、人员密集的地铁场所一旦发生火灾事故将产生难以估量的损失，严重威胁着地铁相关的人民生命安全、经济财产安全、政治安全及环境安全等，在地铁中应用电气火灾监控系统可有效降低地铁损失，避免火灾、漏电等重大事故的发生。电气火灾监控系统具有快速检测并实时预测火灾的发生及情况、预防并检测地铁及附近地方过热、漏电、明火等情况的出现、实时收集并分析火灾信息及发出警报等功能。
1.地铁电气火灾监控系统概述
地铁场所具备人员密集、人员流动快、设施复杂、投资数额大等特点，该场所一旦发生火灾，将出现停电、高温、混乱甚至爆炸等情况，不仅威胁着地铁工作人员及乘坐人员的生命财产安全，对地铁设施安全、财产安全等也产生着巨大的威胁，甚至危及经济、政治及环境安全，更影响着社会秩序的稳定与社会的发展。地铁火灾监控系统的设计及安置可有效预防、监控并警示地铁火灾的发生，地铁火灾出现的原因类型较广，如电气设备出现电弧、漏电、过热或剩余电流打火等问题可能导致火灾的发生，因此地铁火灾监控系统应做好此方面的检测与检查工作。此外，地铁火灾监控系统设计时应注意在各处安置温度检测及报警装置，以期避免地铁因温度过高出现火灾的情况。地铁电气火灾监控系统的报警功能应设定分级报警功能，且不与电力设备联动设置跳闸功能，对于初级报警可由工作人员手动关闭，随后派出专业人员检测并处理报警原因。初级报警功能又被称为预警功能，它区别于传统火灾报警在火灾发生后报警以求降低损失的目的，其主要目的是预防、预测或预警火灾的发生，提前避免火灾的发生，警示工作人员在火灾可能发生时及时清理火灾源。
2.地铁火灾发生原因
地铁火灾发生的常见原因一般可分为以下及方面：配电设备引发火灾，这又可细分为电气设备短路、电流负荷过载、线路接触不良、线路绝缘老化、线路施工不规范、漏电、接触电阻过大等。电气设备出现短路的情况一般是绝缘层破损脱落导致的，短路的出现将大幅度降低线路电阻，进而产生电流快速升高的情况，随后，一旦出现线路多次碰撞的情况，就有可能因为电流过大使设备温度迅速提高，过高的温度与因过大电流产生的火花相遇就会引发火灾事故，由短路引发的火灾可通过实时测量剩余电流及预警处理来避免。电流负荷长期过载引发火灾的情况大致是因为电气设备及相关线路的电流数值过载导致温度上升进而超过规范值的情况，温度一旦超过设备或绝缘材料的燃点，再遇明火就会发生火灾甚至爆炸事故，该原因导致的事故可由实时监控开关端子的温度、立即发出预警并及时处理来预防。因部分线路接触不良导致火灾的出现，其原因归根结底也是因线路及设备温度过高导致的，接触不良的线路可能出现电阻过大的情况，电流流经该电路时因过大的电阻而产生热量，导致温度升高甚至出现火花，发生火灾事故，此类事故的发生也可由实时检测开关端子的温度并及时预警处理来避免。
电力电缆出现故障引发火灾是火灾发生的另一大常见原因，施工不规范、电缆接头压接不紧是电力电缆故障发生的源头原因，另外，电力电缆也可能受环境影响出现故障，例如偶然的物理或机械损坏、环境过于潮湿导致绝缘层受潮损坏、化学或微生物侵蚀线路导致电力电缆故障等，当电力电缆的绝缘层受损一般会导致绝缘效果变差，遇雷电等突发情况时可能出现电力电缆被击穿并起火的现象。受电力电缆过长或安置地隐蔽性强、道路偏远所限，由电力电缆故障导致的火灾难以预见，而安装剩余电流监测装置可实时监控电力电缆的绝缘情况，这在预防并避免电力电缆故障产生火灾方面发挥着重要的作用。
断路器老化出现火灾，该情况常见于建成时间较早且使用抽出式断路器来控制低压配电系统主开关的地铁站，长期的插拔抽出式断路器可能出现断路器插接处接触电阻变大的情况，电流流经此处时温度升高数值较大，温度超出断路器规范值时遇明火就可能出现火灾，由于断路器老化导致电阻过大进而发生火灾的情况可通过安装温度探测器来预防。需要注意的是，地铁发生火灾时可能出现电压降低或断电的情况，地铁内的亮度将会降低甚至陷入黑暗，这给乘客逃生避难造成困难，因此，必须重视地铁低压配电系统中电气火灾监控系统的安装，确保系统的可靠、稳定、科学及实时性。
3.电气火灾监控系统设计分析
地铁电气火灾监控系统一般由以下部分组成，监控主机、剩余测温式电气设备、剩余电流式电气监控设备、探测器、数据收集器、处理软件等，首先应确保监控主机运行的稳定性、科学性及速度，其次应格外重视剩余测温式电气设备、剩余电流式电气监控设备及探测器的安装位置，确保监控及探测的信息可迅速地通过相关线路传递给监控主机。
3.1.剩余测温式电气设备
电气设备热电阻基于随温度的升高电阻数值一般会升高额特性而建立，另外，测温传感器一般用于测量剩余温度，常被安装于位于地铁电气设备上的良好发热位置处，该位置的选取范围较广且具备一定的特点，开关触点或电缆接头等位置较好，需要注意的是，该位置的选取与温度或过热现象检测及分析的科学性与规范性有直接联系，谨慎选取。为了确保剩余测温式电气设备发挥监控及预警作用的科学性，其位置的选取更需谨慎对待，据科学研究及前人经验，低压配电室、开关或底盘插接触上层等位置是较好的选择，另外，可在环控电控室里的进线柜断路器处安装剩余测温式电气设备用于监控与预警，而开关断路器上一般安装有三级负荷进线开关，隧道风机断路器上也常见安装有三级负荷进线开关。
3.2.剩余电流式电气监控设备
剩余电流式电气监控设备通过实时动态地检测电缆电线中流经电流的变化来判断绝缘效果的好坏。倘若地铁电气设备发生运行电气故障，可通过寻找穿过电流互感器进入大地的电流位点来确定故障位置，需要注意的是，工作人员应科学性地选择剩余电流式电气监控设备的安装位置，以确保该设备发挥。密集母线的实际回路位置是工作人员安装剩余电流式电气监控设备时应格外注意的，为了保证它的正常与平稳工作，应提高对其绝缘材料质量及安装方式的要求，避免因接头安装不恰当或绝缘效果欠佳等故障问题导致的火灾。随后，可通过科学性地安装剩余电流式电气监控设备来动态监控密集母线的绝缘效果，最终达到监控并预警因密集母线故障出现的火灾事故的目的。除此之外，剩余电流式电气监控设备一般不会安装于电气设备的进线、母联回路或总进线开关等位置，这主要是由于在这类位置安装该设备无法发挥其监测功能的原因。另外，安装在地铁隧道的水泵供电回路的剩余电流式电气监控设备的数量应较大，地铁隧道中的水泵电缆及线路所处环境比较恶劣且长期通电，受恶劣环境及高通电率的影响，此处的绝缘状态极易被影响出现受损或效果变差的情况，电缆击穿、火灾等高危事故出现的概率也随之增加。剩余电流式电气监控设备还应多安装在管控地铁照明的位置，地铁照明管控点数量较多且所涉范围较广，因此安装时必须细致而全面，一旦火灾发生地铁照明关系乘客及工作人员的安危，人们需要较好地照明去逃生避难，故而应格外重视照明管控点的剩余电流式电气监控设备的安装，尤其是安装工艺的科学性、安装地点及绝缘材料的质量。
3.3.探测器
为了确保地铁电气火灾监控系统的运行，需要注意探测器安装位置的合理性，探测器的正确安装包括信息探测收集关键性及有线或无线传输的顺利性，探测器探测并搜集到与高温、强电流、火灾等危险事故相关信息后应迅速传递到处理设备及报警设备中，探测器分散检测危险信号并输送到统一管理的监控主机中，以实现电气火灾监控系统的检测、
预警功能。目前。电气火灾监控系统中常见的探测器类型一般分为两种，一是分离式探测器，顾名思义，该类设备的探测器与监控器分开开展工作，具有不同的功能职责，采集并分析电流信息工作一般由探测器承担，随后收集并处理电流信息，判断是否将有火灾发生及对应的预防措施工作由监控器负责。二是组合式探测器，该类设备的监控器与探测器是组合完成工
作的，该设备的应用在电气设备出现故障导致温度异常升高信息的搜集方面发挥着重要的作用，另外，该设备可将可能出现故障的位置投屏在监控器上以辅助工作人员迅速找出需要抢修处理的位置，有效预防避免了火灾事故的发生。
4.电气火灾监控系统特征分析
4.1.监控主机特征
地铁电气火灾监控主机统一收集检测并处理温度信号及剩余电流信号，且监控主机兼有监控及预警功能。通过剩余测温式电气设备、剩余电流式电气监控设备、探测器等设备所搜集的数据信号将统一在监控主机完成筛选处理工作，监控主机主要发挥集中处理信号、统一管理设备、报警等工作，它是地铁电气火灾监控系统的重要防线，用于弥补各设备的缺漏之处并及时发出警报。另外监控主机具备安全、可靠、低功耗的特点，监控主机的存在可有效降低地铁内数据信息被非法截取的概率。
4.2.电气火灾预警系统功能特征
电气火灾预警系统应具备可靠性、保密性、实时监测性、数据传输性等功能特征，电气火灾预警系统的可靠性主要体现在其单机及独立上，单机指电气火灾预警系统的运行无需联网，断网后不影响预警系统的正常运行，独立则指电气火灾预警系统中的所有系统都各自独立，某个系统发生故障不影响其他系统的正常运行，避免出现电气火灾预警系统中一个系统发生故障整个电气火灾预警大系统全面瘫痪的情况。保密性则指电气火灾预警系统的保密级别较高，该系统采用多级密码保护方式，不同管理级别的用户所拥有的权限不同。电气火灾预警系统实时动态地检测着地铁剩余电流信号、温度信号、火灾情况等，另外，该系统还承担着信号检测后的收集、分析、判断、决策等工作。为了确保电气火灾系统能够高效实现预警、检测火灾的目的，必须确保系统内部数据传输工作的顺利进行，因此可尝试采用将故障和正常使用设备或系统分类的方式。
5.电气火灾监控系统特征分析
5.1.地铁电气火灾监控系统型号
TFRC128-EFMS 机制是目前常用的电气火灾监控系统型号，该型号的技术水平，在射频技术与剩余电力测量技术的加持下，地铁电气火灾监控系统能够完成检测地铁剩余电流及温度以预警火灾出现的任务。地铁电气火灾监控系统可在出现火灾倾向时基于所接收的地铁站现状信号展开预测分析工作，这在预防地铁火灾出现方面发挥着重要的作用。另外，实施动态地检测地铁电气设备、线缆及电路等相关设施可为环境部门提供更加科学合理的数据信息。
5.2.地铁电气火灾监控系统型号
监控主机、剩余电流式电气火灾检测器、测温式电气火灾检测器等设备构成了地铁电气火灾监控机制，具备实时检测并收集处理电气设备的电流、温度等火灾动态信号的功能。该系统中不同设备之间可通过有线或无线的方式完成信息输送。其中，剩余电路电流的检测工作一般由剩余电流式电气火灾监控器完成，它影响着电气设备、电缆或线路出现故障或问题时发现并处理的效率，它合理监控着地铁内电气设备及电气火灾的真实情况，另外，实时动态地检测并收集电气设备的正常运行或故障发生的信息促进了设备升级、维修及隐患排除等工作的顺利开展，长期的监控与检测可为环境部门及地铁站整治地铁环境，修建地铁站等工作提供科学的数据信息。
6.安科瑞电气火灾监控系统
6.1.概述
Acre1-6000电气火灾监控系统，是根据国家现行规范标准由安科瑞电气股份有限公司研发的全数字化独立运行的系统，已通过国家消防电子产品质量监督检验中心的消防电子产品试验认证，并且均通过严格的EMC电磁兼容试验，保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行，现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视，实现对电气火灾的早期预防和报警，当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求，还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。
6.2.应用场合
适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
6.3.系统结构
6.4.系统功能
1）监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。
2）当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。
3）通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
4）当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
6.4配置方案
7.结束语
本文就地铁电气火灾监控系统展开了介绍及应用分析，首先简略介绍了地铁电气火灾监控系统的概念，并分析了地铁发生电气火灾的可能原因，随后就地铁电气火灾监控系统的设计及特征展开了详细的分析，最后介绍了目前常用的地铁电气火灾监控系统型号及其检测机制，以期为地铁地铁电气火灾监控系统应用提供借鉴。