剩余電流式火災監(jiān)測系統(tǒng)在地鐵消防中的應用

晁偉

南京地鐵運營有限責任公司 江蘇南京 210012

根據(jù)消防部門的統(tǒng)計，在全國各類火災事故中，電氣火災約占總數(shù)的35%，而地鐵作為電力驅動的公共交通工具，屬于公眾聚集區(qū)，一旦發(fā)生火災，疏散困難，因此設置電氣火災監(jiān)測系統(tǒng)對于地鐵火災預防顯得十分必要。

正是由于電氣火災的易發(fā)性，國內(nèi)有關標準和規(guī)范對電氣火災監(jiān)測的要求已日漸明確，GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定，各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學校等場所宜設置剩余電流式電氣火災監(jiān)測系統(tǒng)。在GB50054-2011《低壓配電設計規(guī)范》中規(guī)定，城市軌道交通地下車站宜設置剩余電流式火災監(jiān)控系統(tǒng)。目前，在全國各地城市軌道交通專家評審中，也都要求設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。而剩余電流式火災監(jiān)測系統(tǒng)作為電氣火災監(jiān)測的成熟產(chǎn)品，已逐漸被各城市地鐵采用。

1 剩余電流式火災監(jiān)測系統(tǒng)簡介

1.1 剩余電流監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

剩余電流是指在無施加電壓的情況下，電氣中相互絕緣的金屬零件之間，或接地部件與帶電部件之間，通過其周圍介質或絕緣表面所形成的電流。

依據(jù)基爾霍夫電流定律（KirhhoffsCurrentLaw）進行測量：在同一時刻，電路中流入和流出同一個節(jié)點的電流矢量和為零。以地鐵中常用的TN-S低壓配電接地系統(tǒng)為例進行說明（詳見圖1）IL1+IL2+IL3+IN=0。

圖1 剩余電流監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

在設備與線路無任何漏電的情況下，正方向進入和負方向流出剩余電流互感器的電流矢量和為零。此時，剩余電流互感器感應出的二次電流也為0。當某相發(fā)生接地故障時，其對地發(fā)生漏電，此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，此電流使剩余電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，繼而產(chǎn)生報警信號。

1.2 剩余電流監(jiān)測系統(tǒng)的組成

剩余電流監(jiān)測系統(tǒng)一般由剩余電流檢測元件、現(xiàn)場處理設備和集中監(jiān)測(控)設備等組成。現(xiàn)場處理設備接收剩余電流檢測元件的信號，經(jīng)處理后與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發(fā)出報警信號，再經(jīng)集中監(jiān)測(控)設備進一步識別、判定，當確認可能會發(fā)生火災時，監(jiān)控主機發(fā)出火災報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到現(xiàn)場進行檢查處理。

2 剩余電流監(jiān)測系統(tǒng)在地鐵中的應用

本文結合南京地鐵所用的剩余電流監(jiān)測系統(tǒng)，對系統(tǒng)設計和使用進行說明。

2.1 探測器設置位置

地鐵車站內(nèi)主要考慮的保護對象是處在環(huán)境相對惡劣的中長距離纜線，以及節(jié)點較多且長期滿載運行的配電箱。

（1）對于較長距離的電力輸送，其中的密集母線槽由于接頭位置絕緣不足可能出現(xiàn)問題，再加上密集母線槽接頭數(shù)量本身就較多，所以可以借助剩余電流檢測設備來實時監(jiān)測密集母線槽的絕緣情況。

（2）變電所400V開關柜出線，由于剩余電流檢測設備通常是用來監(jiān)控出電纜剩余電流情況，所以進線回路可以不安裝。

（3）區(qū)間隧道水泵供電回路，由于地鐵隧道內(nèi)水泵電纜長期處于通電狀態(tài)，這些設備的安裝環(huán)境相對較差，溫度較高，并且還會受到外界物質的侵蝕，所以時間一長絕緣水平下降很快，極易產(chǎn)生絕緣受損現(xiàn)象，所以這些位置也應設置探測器進行檢測[1]。

（4）地鐵站臺、站廳照明回路，由于照明回路接頭較多，如果安裝過程出現(xiàn)疏忽很容易導致絕緣受損等事故，所以對于這些位置的剩余電流檢測非常必要。

2.2 剩余電流報警參數(shù)設定

在GB50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》中明確要求電氣火災探測器報警值宜設置在300-500mA，南京地鐵剩余電流報警值也嚴格按照規(guī)范建議設置。

（1）系統(tǒng)預警電流設置為300mA。當系統(tǒng)檢測到某回路的剩余電流值大于300mA時，系統(tǒng)處于預警狀態(tài)并記錄預警信息，預警指示燈閃爍，對應的預警回路改變顏色，同時閃爍，直到故障解除，剩余電流小于300mA為止。

（2）系統(tǒng)報警電流設置為500mA。當系統(tǒng)檢測到某回路的剩余電流值大于500mA時，系統(tǒng)處于報警狀態(tài)并記錄報警信息，報警蜂鳴器響起，報警指示燈閃爍，對應的報警回路改變顏色，同時閃爍。值班人員可手動關閉報警蜂鳴器，但只有當檢修人員徹底解除故障，剩余電流小于300mA時，報警指示燈和報警回路閃爍才能停止。

（3）使用體驗

由于線路用電設備負荷變化較大，接地系統(tǒng)腐蝕老化后也造成誤報率較高，目前也在根據(jù)現(xiàn)場實際情況對預警電流和報警電流值進行調整，這還需要一個長期磨合的過程。

3 結語

通過對剩余電流式火災監(jiān)控系統(tǒng)的使用，可以有效的監(jiān)測電氣設備由于過熱、電弧或者漏電等誘因導致的火災，對火災起到預防的作用，一旦地鐵各系統(tǒng)有火災傾向，預測系統(tǒng)會將預警信息及時做出反饋，使現(xiàn)場人員提高警惕，規(guī)避火災風險，雖然在目前的使用中，還存在一定的誤報現(xiàn)象，但隨著在地鐵行業(yè)的推廣和使用，我們相信假以時日，剩余電流式火災監(jiān)控系統(tǒng)的預警一定會更加準確。