淺談地鐵內電氣火災監控系統的設置

陳沖

摘 要：由于近年來電氣火災事故居高不下，有關專家積極呼吁盡快采取有效的技術防范措施，遏制電氣火災的上升勢頭，政府有關部門也非常重視，相繼制訂或修改了有關標準規范，要求在建筑中設置電氣火災監控系統。地鐵屬于人員密集場，作為火災防范重要場所宜設置電氣火災監控系統。而地鐵，尤其是地下站式地鐵，由于環境特殊，電氣火災監控系統的設置有其特殊性。文章就華東地區某城市已運營地鐵線路中電氣火災監控系統使用過程中產生的問題，通過對規范條文理解、華東地區部分大中型城市地鐵電氣火災監控系統設置調研、部分漏電產生原因等方面進行分析，給出地鐵電氣火災監控系統設計方案建議。 關鍵詞：地鐵；電氣火災；可靠性

1 設計規范中有關要求設置電氣火災監控系統的相關條文

1.1 《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008

13.12.1為防范電氣火災，下列民用建筑的配電線路設置防火剩余電流的動作報警系統時，應符合下列規定：

除住宅外，火災自動報警系統保護對象分級為一級的建筑物的配電線路，宜設置防火剩余電流動作報警系統。

1.2 《火災自動報警設計規范》GB50116-2013

9.2.1剩余電流式電氣火災監控探測器應以設置在低壓配電系統首端為基本原則，宜設置在第一級配電柜（箱）的出線端。在供電線路泄露電流大于500mA時，宜在其下一級配電柜（箱）設置。

9.2.2剩余電流式電氣火災監控探測器不宜設置在TT系統的配電線路和消防配電線路中。

1.3 《交通建筑電氣設計規范》JGJ243-2011

14.3.2：1 火災自動報警系統保護對象分級為一級的交通建筑配電線路，應設置電氣火災監控系統；除消防動力配電回路外，其他電力、照明區域或樓層配電箱電源進線處應設置防電氣火災的剩余電流動作報警器。

從上述規范的要求可以總結如下：（1）地鐵的地下車站屬于一級交通建筑，應設置剩余電流式電氣火災監控系統。（2）消防電氣回路不宜設置剩余電流式電氣火災監控系統。

2 華東地區某城市已運營線路剩余電流式電氣火災報警系統設置情況及問題分析

該城市已運營線路在地下車站設有電氣火災報警系統，主機設在車站控制室，剩余電流式電氣火災探測器設在變電所400V低壓開關柜內各分回路饋線側（不含環控電控室進線）、環控電控室內消防設備及容量超過20kW的通風空調設備分回路饋線側、照明配電箱總進線側及EPS進線側設置。

通過現場測試發現EPS應急電源、集中UPS電源（UPS電源回路監控器裝設在400V饋線側）、帶變頻器設備（排煙風機、冷凍水泵等）等設備漏電較大。

理論分析漏電電流較大的原因：設備工作的時候要對市電進行濾波、整流、穩壓、逆變，這個過程中會產生嚴重的高次諧波干擾。當高次諧波過大時，對地電容將減小，這時候就會產生正常的泄電電流，通過地線釋放，出現了類似漏電的現象，此自然泄露電流無法避免，跟設備質量性能等有關。

施工方面，經與設備廠家現場觀測漏電報警回路發現，部分報警回路有施工明顯錯誤的情況，如下所示：

（1）發現某站照明配電箱測試回路零線未穿漏電火災監控探測器，具體情況如下圖1所示。

（2）某站水泵配電箱多個測試回路地線接入漏電火災監控探測器，具體情況如下圖2所示。

以上問題為施工中普遍會產生的錯誤，均會使漏電電流增大，進而使剩余電流式電氣火災監控探測器報警。

3 華東部分大中型城市地鐵內剩余電流式電氣火災監控系統設置情況

3.1 已運營線路調查

蘇州地鐵1號線設置剩余電流式電氣火災監控系統，設置情況為：在變電所400V低壓開關柜內各分回路饋線側（不含環控電控室進線）、環控電控室內消防設備及容量超過20kW的通風空調設備分回路饋線側、照明配電箱總進線側及EPS進線側設置。

無錫地鐵1、2號線設置剩余電流式電氣火災監控系統，設置情況同蘇州地鐵1號線。

寧波地鐵1、2號線均未設置剩余電流式電氣火災監控系統。

南京地鐵已運營的1、2、3、10、S1、S8號線均未設置剩余電流式電氣火災監控系統。

3.2 在建線路調查

蘇州地鐵5號線不設剩余電流式電氣火災監控系統。

南京地鐵4、5號線、1號線北延線設置剩余電流式電氣火災監控系統，設置情況：在400V開關柜饋線側（不含環控電控室進線）、環控電控室內消防設備及容量超過20kW的通風空調設備。

常州地鐵1、2號線設置剩余電流式電氣火災監控系統，設置情況：在400V開關柜饋線側（不含環控電控室進線）。

上海地鐵13、18號線不設置剩余電流式電氣火災監控系統。

寧波地鐵3、4、5號線設置剩余電流式電氣火災監控系統，設置情況：在400V開關柜饋線側（不含環控電控室進線）。

從上述各地地鐵剩余電流式電氣火災監控系統設置情況可以總結如下：剩余電流式電氣火災監控系統宜在地鐵上設置，雖不是強制實施，但隨著近年來對防火防災的愈加重視，各地地鐵項目也對此更加重視。

4 剩余電流及產生原因分析

地鐵因環境特殊，漏電有其特殊原因，如下：

4.1 電纜或電氣設備本身的原因

（1）敷設在地下的電纜，由于環境潮濕，且運行多年，其絕緣老化或潮氣入侵，引起絕緣電阻下降，使正常運行時系統對地的絕緣阻抗偏低或發生漏電。

（2）偶然的過電壓沖擊，使絕緣水平較低處發生擊穿，產生集中性漏電。

（3）開關設備長期使用，接線板潮濕可能造成漏電。

（4）內部元件或導線，因某種原因使絕緣惡化、導線頭碰外殼造成漏電。

4.2 因施工安裝不當引起漏電

電纜施工接線錯誤，如誤將相線與地線相接，通電后就會發生漏電。

4.3 變頻器產生的漏電電流

當變頻器送電時，輸出的PWM電壓波形含有大量諧波，這些諧波會通過電機繞組的對地寄生電容和電機電纜線的對地寄生電容產生出對地漏電流。

4.4 UPS電源系統產生的漏電電流

由于UPS都有前置低通濾波器，抑制從電網進入的兩種干擾：常模干擾和共模干擾。常模干擾是隨輸入電流一同進入的干擾，而共模干擾是火線和地線通向串入的干擾電流，必須將它們泄漏到地，這就需要接入抑制共模干擾的電容器。這兩個電容加電瞬間的起始充電電流會很大，其漏電電流最大可達輸入電流的5%。

5 剩余電流式電氣火災監控系統設置、電氣設備選擇、施工方面的建議

5.1 不需設置剩余電流式電氣火災報警系統分析

（1）消防電源回路（包括平消兼用回路），包括消防水泵、廢水泵、參與消防的風機、FAS、BAS、站臺門等，按《火災自動報警設計規范》GB50116-2013 9.2.2條的規定可不設。

（2）安全照明回路，因自帶漏電保護器，漏電電流超過30mA會切斷回路，因此可以不設。

（3）帶漏電保護的回路，一般漏電保護包括廣告照明回路，商鋪配電箱、維修配電箱、銀行，這類回路自帶漏電保護，漏電電流超過30mA，回路自行切斷，可不設剩余電流式電氣火災監控探測器。

（4）環控電控柜內的電動機回路，因有其他電氣保護措施，如電動馬達保護帶漏電保護功能，因此不建議設置。

（5）AFC系統終端設備，設置了漏電保護。

（6）門禁系統終端設備，安全電壓，帶漏電保護。

（7）通信信號系統參與消防，也建議納入消防設備考慮。

5.2 建議設置剩余電流式電氣火災報警系統分析

（1）照明配電箱，由于LED燈具普遍存在漏電現象，且燈具人員配線時往往會有重復接地等錯誤產生，因此建議出線回路設置剩余電流式電氣火災報警系統。

（2）現場水泵配電箱，因水泵往往在潮濕環境中，配電箱漏電對通行、維護人員會產生危害，因此建議設置剩余電流式電氣火災報警系統。

5.3 對施工方面的建議

安裝時，必須嚴格區分N線和PE線，N線為藍色，PE線為黃綠色，不能隨意用線。N線應通過漏電火災監控系統的電流互感探測器，PE線嚴禁通過漏電火災監控系統的電流互感探測器。

對電纜接頭的絕緣進行嚴格控制，采用絕緣好，泄露電流小的導體連接方式，并事后進行檢測。配電系統包括設備、管線等安裝到位后，未接通電源前，應對回路絕緣性能進行測試，核實PE、N線的接線。

6 結束語

電氣火災監控系統能準確監控電氣線路的故障和異常狀態，能有效預防常見的因漏電導致接地電弧所引起的建筑物電氣火災事故，對保護人身安全也有積極意義，尤其是在地鐵這種人員密集、疏散不易的場所，更對地鐵安全有舉足輕重的作用。作為地鐵設計人員，應當深入研究，讓該系統能切實保障公民的生命健康安全。

參考文獻

[1]GB50157-2013地鐵設計規范[S].

[2]GB50490-2009城市軌道交通技術規范[S].

[3]GB50016-2014建筑設計防火規范[S].

[4]JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范[S].

[5]GB50116-2013火災自動報警設計規范[S].

[6]JGJ243-2011交通建筑電氣設計規范[S].