福州至長樂機(jī)場城際鐵路工程35kV電纜通道圖像型火災(zāi)探測器應(yīng)用研究

蒲井崗

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東廣州 510010）

1.研究背景

福州既有線路的35kV電纜通道設(shè)置有通風(fēng)空調(diào)、給排水、動(dòng)力照明等專業(yè)。其中福州地鐵1號線及福州地鐵2號線由于建設(shè)年份較早，部分電纜通道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行規(guī)范《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015存在偏差，消防系統(tǒng)未設(shè)置到位。而且，既有電纜通道建設(shè)完畢后，由于地處地下潮濕、滲水等復(fù)雜環(huán)境，也未進(jìn)行及時(shí)管養(yǎng)維護(hù)，已設(shè)置的機(jī)電設(shè)備及管線出現(xiàn)不同程度的腐蝕及損壞。其中，線纜間短路、對地短路、接觸不良和線路過載等原因都有可能導(dǎo)致電纜著火，引起火災(zāi)。給保障電纜通道的安全、列車運(yùn)行及運(yùn)營安全帶了了風(fēng)險(xiǎn)。

既有線路電纜通道存在的火災(zāi)探測設(shè)備銹蝕嚴(yán)重、重要設(shè)備部位滲水、部分區(qū)域未配套消防報(bào)警設(shè)備、管廊內(nèi)線纜凝露情況嚴(yán)重等現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 既有線路電纜通道現(xiàn)狀圖

2.研究目的

本研究擬通過在福州至長樂機(jī)場城際鐵路工程35kV電纜通道設(shè)置圖像型火災(zāi)探測器，使地鐵運(yùn)營部門火情可視、提高探測效率、實(shí)現(xiàn)地下35kV電纜通道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的同同時(shí)，避免運(yùn)營人員頻繁出入該復(fù)雜地下電纜通道更換感煙探測器，從而大大降低了地鐵運(yùn)營人員對該區(qū)域的運(yùn)營維護(hù)成本及工作強(qiáng)度。

3.研究方案

福州至長樂機(jī)場城際鐵路工程35kV電纜通道內(nèi)的可燃物主要是電纜和管線，電纜主要構(gòu)成是導(dǎo)體、絕緣層和護(hù)套3部分，采用較多的是聚氯乙烯電纜，對地短路、接觸不良和線路過載等原因都有可能導(dǎo)致電纜著火[1]。

福州至長樂機(jī)場城際鐵路工程35kV電纜通道著火點(diǎn)原因分析：

（1）電纜接觸不良引起火災(zāi)，電力系統(tǒng)中電纜之間接頭出現(xiàn)松動(dòng)，局部接觸不良，使電阻增大，發(fā)熱造成火災(zāi)[2]。

（2）電纜短路引起火災(zāi)，管廊內(nèi)電纜由不同芯線組成，各芯線之間存在電位差[2]，地下電纜通道環(huán)境易滋生老鼠等小動(dòng)物，若芯線絕緣層因動(dòng)物撕咬破裂、損壞就會(huì)導(dǎo)致放電短路，破裂處溫度升高將產(chǎn)生火災(zāi)。

（3）電力系統(tǒng)線路過載也將導(dǎo)致火災(zāi)。

3.1 方案一：采用傳統(tǒng)普通點(diǎn)式感煙探測器進(jìn)行報(bào)警

延35kV電纜通道頂布置點(diǎn)式感煙探測器，間距約10m布置一個(gè)點(diǎn)式感煙探測器，實(shí)現(xiàn)地下35kV電纜通道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警。

方案優(yōu)缺點(diǎn)分析：

采用點(diǎn)式感煙探測器的優(yōu)點(diǎn)是對煙霧靈敏度高、可精確點(diǎn)位進(jìn)行報(bào)警，但點(diǎn)式感煙探測器常規(guī)防護(hù)等級為IP44，管廊內(nèi)環(huán)境潮濕易損壞，經(jīng)常誤報(bào)，需運(yùn)營人員頻繁更換感煙探測器，導(dǎo)致了運(yùn)營維護(hù)成本增高。復(fù)雜的廊道環(huán)境也加大了運(yùn)營的工作強(qiáng)度。

長期在潮濕環(huán)境工作的點(diǎn)式感煙探測器銹蝕情況如圖2所示。

圖2 電纜通道內(nèi)銹蝕點(diǎn)式感煙探測器樣圖

3.2 方案二：采用感溫光纖系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警

在首站車控室單獨(dú)為35kV電纜通道設(shè)置一套感溫光纖系統(tǒng)。感溫光纖系統(tǒng)與FAS系統(tǒng)通過底層模塊互通火警信息。福州至長樂機(jī)場城際鐵路工程35kV電纜通道探測需占用兩個(gè)回路，安裝在電纜橋架上方的通道壁上，火災(zāi)報(bào)警按20m為一個(gè)報(bào)警區(qū)段劃分，實(shí)現(xiàn)地下35kV電纜通道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警。

方案優(yōu)缺點(diǎn)分析：

采用設(shè)置一套感溫光纖系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是降低了運(yùn)營的維護(hù)成本，便于運(yùn)營人員維護(hù)。但感溫光纖系統(tǒng)無法精確火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)位，且感溫光纖系統(tǒng)成本相對較高。福州5號線工程35kV電纜通道內(nèi)就采用感溫光纖系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。

福州5號線35kV電纜通道感溫光纖系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

圖3 福州5號線35kV電纜通道感溫光纖系統(tǒng)示意圖

3.3 方案三：采用圖像型感煙火災(zāi)探測器+點(diǎn)式感煙探測結(jié)合的方式進(jìn)行報(bào)警

延35kV電纜通道頂，布置圖像型火災(zāi)探測器，間距約100m；在圖像型火災(zāi)探測器視線盲區(qū)布置點(diǎn)式感煙探測器，間距約10m布置一個(gè)點(diǎn)式感煙探測器，實(shí)現(xiàn)地下35kV電纜通道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警。

方案優(yōu)缺點(diǎn)分析：

該方案相對于傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的最大優(yōu)勢就是可視性，一般情況下，所有的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)都存在一定的誤報(bào)率，當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)，由于傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)無法看到火災(zāi)現(xiàn)場的實(shí)際情況，也就無法確定是火警還是誤報(bào)，而圖像火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)是在視頻圖像上發(fā)出的報(bào)警，消防值班人員可以根據(jù)圖像很方便的確認(rèn)火警或誤報(bào)[3]。同時(shí)，該方案探測區(qū)域覆蓋較全面，探測速度快、火災(zāi)定位準(zhǔn)確，且造價(jià)及運(yùn)營維護(hù)成本相對較低。

圖像型感煙火災(zāi)探測器+點(diǎn)式感煙探測結(jié)合布置立面示意如圖4所示。

圖4 圖像型感煙火災(zāi)探測器+點(diǎn)式感煙探測結(jié)合布置立面示意

3.3.1 圖像型感煙火災(zāi)探測器介紹

圖像型感煙火災(zāi)探測器分兩個(gè)部分：

（1）圖像型火災(zāi)探測器，滿足國標(biāo)《GB 15631-2008特種火災(zāi)探測器》。

（2）線型光束感煙火災(zāi)探測器，滿足國標(biāo)《GB14003-2005線型光束感煙火災(zāi)探測器》。

圖像型火災(zāi)探測器同時(shí)滿足這兩個(gè)探測器標(biāo)準(zhǔn)，所以圖像型感煙火災(zāi)探測又稱為復(fù)合火災(zāi)探測器。

在地下電纜通道復(fù)雜自然環(huán)境中，圖像感煙火災(zāi)探測技術(shù)不僅具有煙火火災(zāi)探測的功能，同時(shí)也具備視頻監(jiān)控的功能，防護(hù)等級IP65，具有防潮、防塵及耐高低溫功能，可滿足電纜通道防火預(yù)警的需求。

3.3.2 圖像型感煙火災(zāi)探測器與車站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)連接方式

（1）圖探通過輸入模塊，采用總線方式與火災(zāi)報(bào)警控制器連接。

（2）圖探通過網(wǎng)絡(luò)與NVR網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)連接，直接進(jìn)入數(shù)字CCTV監(jiān)控系統(tǒng)，可遠(yuǎn)程顯示。

圖像型感煙火災(zāi)探測器與車站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接口示意圖如圖5所示。

圖5 圖像型感煙火災(zāi)探測器與車站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接口示意圖

3.4 方案比選

3種方案比選如表1所示。

表1 3種方案比選

4.結(jié)論

在方案一中，在電纜通道設(shè)置傳統(tǒng)點(diǎn)式感煙探測器，雖然滿足了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的要求，但由于電纜通道復(fù)雜的環(huán)境，給運(yùn)營后期維護(hù)帶來了極大的不便；方案二感溫光纖系統(tǒng)雖然降低了運(yùn)營成本，便于運(yùn)營人員維護(hù)，但感溫光纖系統(tǒng)無法精確火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)位；方案三不但滿足了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的要求，更有火情可視、精準(zhǔn)定位、防止誤報(bào)、更大范圍、投資成本低、降低運(yùn)營維護(hù)成本及工作強(qiáng)度等多方面好處。因此，通過以上綜合比選，推薦采用方案三圖像型感煙火災(zāi)探測器+點(diǎn)式感煙探測結(jié)合的方式對福州至長樂機(jī)場城際鐵路工程35kV電纜通道進(jìn)行報(bào)警，該方案對其地下綜合管廊（電力管廊）的消防報(bào)警應(yīng)用也具有指引作用。