安科瑞 陳聰

【摘要】文章以城市軌道交通電氣火災監控系統為研究方向。對城市軌道交通電氣火災監控系統特征進(jìn)行概述后，分析了發(fā)生電氣火災的主要因素，進(jìn)而提出城市軌道交通電氣火災監控系統設計及應用思路。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；電氣火災；電氣火災監控系統；設計應用

0引言

改革開(kāi)放至今，隨著(zhù)我國經(jīng)濟快速發(fā)展，各大城市軌道交通數量也在不斷增加。然而，現行城市軌道交通安全防范措施中對電氣火災早期預警工作缺少系統制度。根據我國城市軌道交通工程建設現狀，在城市軌道交通工程建設中應有效配置消防監控系統，通過(guò)有效布置電氣火災監控系統使城市軌道交通線(xiàn)路降低發(fā)生電氣火災事故的危險。對此，文章以城市軌道交通電氣火災監控系統的應用進(jìn)行討論，以期為廣大學(xué)者提供理論參考及幫助。

1城市軌道交通電氣火災監控系統特征

城市軌道交通場(chǎng)所具有人員密集、人員流動(dòng)速度快、設施復雜、投資金額大的特征，如城市軌道交通場(chǎng)所發(fā)生火災或出現停電、高溫、混亂甚至是爆炸等現象,不僅對城市軌道交通工作人員和乘客生命財產(chǎn)安全構成嚴重威脅，還會(huì )對設施安全、財產(chǎn)安全等造成嚴重威脅,甚至還會(huì )危及到經(jīng)濟政治和環(huán)境安全，對社會(huì )秩序穩定和社會(huì )發(fā)展造成影響。

城市軌道交通火災監控系統設計和布置能夠有效地預防、監控和警示城市軌道交通火災發(fā)生，其報警功能應該設定分級報警功能與電力設備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，可以設置跳閘功能。對于初級報警可由工作人員進(jìn)行人工關(guān)閉，之后再派遣專(zhuān)業(yè)人員對其進(jìn)行檢測和處理。初級報警功能也叫預警功能，與傳統火災報警不同，是在火災發(fā)生后報警以求減少損失的功能，其主要目的是對火災進(jìn)行預防、預測或預警，

從應用特征上來(lái)看，城市軌道交通電氣火災監控系統應該具備可靠性、保密性、實(shí)時(shí)監控性、數據傳輸性等功能特點(diǎn)。具體如下:

(1)城市軌道交通電氣火災監控系統的可靠性主要體現在系統單機和獨立。單機指城市軌道交通電氣火災監控系統的運行無(wú)需聯(lián)網(wǎng)，斷網(wǎng)不會(huì )對預警系統正常運行造成影響。獨立則是指城市軌道交通電氣火災監控系統相對獨立，系統發(fā)生故障不會(huì )對其他系統正常運行造成影響，避免出現電氣火災監控系統系統發(fā)生故障，整個(gè)火災報警系統*面癱瘓情況。(2)保密性是指城市軌道交通電氣火災監控系統的保密等級較高，該系統采用多級密碼保護方式，不同管理層級用戶(hù)所擁有權限也不一樣。(3)城市軌道交通電氣火災監控系統可對城市軌道交通剩余電流信號、溫度信號、火災狀況等進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)檢測，同時(shí)，它還擔負著(zhù)對信號檢測后信息進(jìn)行收集、分析、判斷、決策等工作。(4)為保證電氣火災監控系統可有效地實(shí)現預警、檢測電氣火災目標，需要保證系統內部數據傳輸順暢，可實(shí)現將故障系統、正常設備分類(lèi)處理。

2 發(fā)生電氣火災的主要因素

2.1 超載

根據當前我國城市軌道交通建設現狀，電氣系統超負荷是導致電氣系統火災的重要因素。過(guò)載是指在城市軌道交通運輸中由于線(xiàn)路中存在超過(guò)線(xiàn)路所能承載的電流*限，導致線(xiàn)路溫度過(guò)高。這種情況下**有可能引起線(xiàn)路著(zhù)火，對城市軌道交通運行安全造成很大威脅。

2.2 短路

短路由外部絕緣材料老化或破壞引起，在這種情況下線(xiàn)纜會(huì )快速升溫達到6000度以上高溫，不僅會(huì )點(diǎn)燃線(xiàn)纜上絕緣材料，還會(huì )引起周?chē)鷫m埃和易燃物燃燒。由此可看出，短路也是引起電氣火災的重要原因。短路后未及時(shí)發(fā)現切斷電源，將會(huì )在短時(shí)間內造成不可逆轉損失，進(jìn)而對城市軌道交通系統運行效率產(chǎn)生影響。

2.3 靜電

靜電積聚可能引起火災，對國民生命和財產(chǎn)造成重大損失。通常情況下，當靜電荷快速累積時(shí)會(huì )產(chǎn)生高電壓，高電勢靜電荷會(huì )將其所處環(huán)境絕緣體擊穿產(chǎn)生特殊放電現象，電流以聲音、光、熱的方式呈現出來(lái)。如引線(xiàn)周?chē)凶銐蚨嘁兹嘉镔|(zhì)，則會(huì )引起火災。

2.4 電氣設備出現短路

電氣設備短路通常是由于絕緣層破損脫落造成，短路出現將大大降低線(xiàn)路電阻，從而產(chǎn)生電流快速升高，然后，如出現線(xiàn)路多次碰撞,會(huì )導致電流過(guò)大。設備溫度迅速提高，過(guò)高溫度與過(guò)大電流產(chǎn)生火花相遇就會(huì )引起火災事故，由短路引起火災可通過(guò)實(shí)時(shí)測量剩余電流及預警處理來(lái)避免。

2.5 電流負荷長(cháng)期過(guò)載

電流負載長(cháng)期過(guò)載引起火災主要是由于電氣設備和有關(guān)線(xiàn)路電流數值過(guò)載引起溫度升高，從面超過(guò)規范值，當溫度超過(guò)設備或絕緣材料燃點(diǎn)，遇到明火就會(huì )引起火災，甚至是爆炸，這種原因引起事故可以通過(guò)對開(kāi)關(guān)端子溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，并及時(shí)發(fā)出預警和進(jìn)行處理來(lái)預防。

2.6 線(xiàn)路接觸不良

由于線(xiàn)路接觸不良而引起火災，其根本原因是因為線(xiàn)路和設備溫度過(guò)高所引起。接觸不良線(xiàn)路*有可能會(huì )出現電阻過(guò)大現象，當電流流經(jīng)該電路時(shí)，因為過(guò)大電阻而產(chǎn)生大量熱量，從而導致溫度升高，甚至會(huì )出現火花，從而引起火災事故。這種事故發(fā)生，也可以通過(guò)實(shí)時(shí)檢測開(kāi)關(guān)端子溫度，并及時(shí)預警處理來(lái)避免。

2.7 電力電纜出現故障

在發(fā)生火災另一大常見(jiàn)原因中，由于電力電纜出現故障而引起火災。在此過(guò)程中，由于施工不規范，電纜接頭壓接不緊等都是造成電力電纜故障根本原因。此外，電力電纜也有**有可能因環(huán)境影響而出現故障，如偶然物理或機械損壞、環(huán)境過(guò)于潮濕導致絕緣層受潮損壞、化學(xué)或微生物侵蝕線(xiàn)路導致電力電纜故障等。如電力電纜絕緣層受到損壞，通常會(huì )導致絕緣效果變差，在遇到雷電等突發(fā)情況時(shí)，*有可能出現電力電纜被擊穿并著(zhù)火現象。由于電纜長(cháng)度較長(cháng)，線(xiàn)路偏僻，線(xiàn)路隱蔽等原因，電纜故障引發(fā)火情很難預測，而采用殘余電流探測器對電纜絕緣狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，對防止電纜故障引發(fā)火情起到至關(guān)重要的作用。

2.8斷路器老化

斷路器因老化而產(chǎn)生火災，這種情況在一些比較古老使用抽出式斷路器來(lái)控制低壓配電系統主開(kāi)關(guān)城市軌道交通站中比較普遍。如果長(cháng)時(shí)間插拔抽出式斷路器，*有可能會(huì )造成斷路器插接處接觸電阻變大，在電流流過(guò)這里時(shí)，溫度升高數值會(huì )變得很大，當溫度超過(guò)斷路器規范值時(shí)遇到明火時(shí)，*易引起火災。

3城市軌道交通電氣火災監控系統設計與應用

3.1 總體設計

城市軌道交通電氣火災監控系統設計遵循預防為主、消防結合的基本原則，通過(guò)電氣火災監控系統精*地檢測出線(xiàn)路中異常和溫度的變化。特別是當線(xiàn)路出現故障時(shí)能及時(shí)地發(fā)出報警信號，將故障點(diǎn)準確地報出，設計電氣火災監控系統時(shí)，應綜合以下原則:

3.2 功能要求

功能需求根據城市軌道交通電氣火災監控系統具體情況進(jìn)行設置，在系統設計時(shí)應圍繞以下幾點(diǎn)：

3.3 系統設計

3.3.1分級分布式體系結構

城市軌道交通電氣火災監控系統層次分布架構在電氣監控系統應用中有著(zhù)巨大*越性。該系統不僅可滿(mǎn)足城市軌道交通供電要求，且可為今后一體化應用莫定良好基礎。設計電網(wǎng)監控系統以二級管理、三級控制為主，在級管理之外，在三級管理中又添加了一層“現場(chǎng)”管理。其中，集中式管理功能主要是收集、處理和分析關(guān)于在線(xiàn)監控對象狀態(tài)和性能實(shí)時(shí)數據，并通過(guò)調度員工作姑以圖像、文本或表格形式來(lái)對其進(jìn)行監控。站級監控系統是監控站內電氣設備，并構成多層次冗余?，F場(chǎng)層、中*層與站層之間有接口能夠進(jìn)行數據交換與共享四。

3.3.2 資料庫系統

資料數據庫是支撐城市軌道交通電氣火災監控系統數據的關(guān)鍵，城市軌道交通電氣火災監控系統數據庫設計應具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)、數據庫冗余以及數據庫中SOL語(yǔ)言限制等特點(diǎn)。為更好地適應城軌交通監控需要，應從城軌交通監控實(shí)時(shí)數據庫、通訊及實(shí)時(shí)信息中間進(jìn)行設計，并在系統開(kāi)發(fā)中提供實(shí)時(shí)應用總線(xiàn)?？偩€(xiàn)提供了對環(huán)境監控、設備監控、功率傳輸等方面支持，實(shí)現數據傳輸擴展。

3.3.3 通用程序模型支援

城市軌道交通電氣火災監控系統設計中根據開(kāi)放性要求，使用更加靈活、適用范圍更廣的插件策略，其中，電氣火災監控系統由通訊平臺+SCADA、人機交互平臺三部分組成。同時(shí)，該平臺還為開(kāi)發(fā)人員提供了相應應用范本對支持系統進(jìn)行了充實(shí)和驗證。

3.4 網(wǎng)絡(luò )傳輸

當前，對于城市軌道交通電氣火災監控系統網(wǎng)絡(luò )傳送布線(xiàn)方式主要分為有線(xiàn)布線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)布線(xiàn)兩種方式。其中，選擇有線(xiàn)傳輸和無(wú)線(xiàn)傳輸的*大影響因素是投資收益率，即如何在硬件與費用間取得平衡。此外，有關(guān)部門(mén)還應充分考慮當地消防機構對此措施所提出的有關(guān)要求，以確保網(wǎng)絡(luò )傳輸順利實(shí)施，有效提升城市軌道交通電氣火災監控系統的整體安全性。

3.5 設備選擇

3.5.1 測溫式電氣火災探測器

測溫傳感器通常通常被安裝在位于城市軌道交通電氣設備上易發(fā)熱位置處。位置選擇范圍比較廣泛并且具有一定特征。值得注意的是，該位置的選擇與溫度或過(guò)熱現象檢測和分析之間有著(zhù)直接關(guān)系，因此要慎重選擇這個(gè)位置。為保證殘存測溫型電器能夠科學(xué)有效起到監控和預警作用，在低壓配電室內配電箱及配電柜進(jìn)行添加，此外，還可在進(jìn)線(xiàn)柜斷路器上安裝，以此監控和預警。

3.5.2 剩余電流式電氣火災探測器

剩余電流式電氣火災監控探測器是在電纜導線(xiàn)中實(shí)時(shí)，動(dòng)態(tài)監控剩余電流值是否超過(guò)標準限值。若城市軌道交通電氣設備在運行過(guò)程中出現電氣故障，剩余電流值超過(guò)限制報警。此外，工作人員還應該對剩余電流式電氣監控設備安裝位置進(jìn)行選擇，保證該設備能夠有效地發(fā)揮作用。

安裝剩余電流式電氣火災探測器時(shí)，工作人員要特別關(guān)注實(shí)際回路位置，為確保其正常、穩定工作，要加強對安裝方法要求，防止由于接頭安裝不當或絕緣效果不佳等問(wèn)題引起誤報或者不報警。

城市軌道交通隧道水泵供電回路中可安裝剩余電流式電氣火災探測器。城市軌道交通隧道中水泵電纜和線(xiàn)路所處環(huán)境較為惡劣且需要長(cháng)期通電，由于受到惡劣環(huán)境和高通電率影響，水泵供電回路絕緣狀況*易受到影響而發(fā)生損壞或效果變差,*大了電纜擊穿、電引發(fā)火災等高危事故發(fā)生概率。

3.5.3 探測器

如想實(shí)現城市軌道交通電氣火災監控系統能夠有效地運轉，就應對探測器安裝位置進(jìn)行合理考慮，探測器正確安裝包含了以下內容:信息探測收集*面性以及有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)傳輸通暢性”。在探測器探測并搜集到與高溫、剩余電流值異常等危險事故有關(guān)信息之后應將其快速地傳遞到處理設備及報警設備中，探測器測危險信號將傳送到監控主機實(shí)現電氣火災監控系統檢測和預繁功能。同時(shí)，在電氣火災監控系統中，相對常見(jiàn)探測器類(lèi)型通?？杀粍澐殖蓛煞N即測溫式探測器及剩余電流式探測器，具體如下

3.5.4 監控主機

作為電氣火災監測系統監控主機應該具有如下幾個(gè)方面功能。

3.6 具體應用場(chǎng)景

3.6.1 遙控防護

在城市軌道交通電氣系統運行過(guò)程中，如存在著(zhù)安全隱患或者是周期性參數異常，為保證電氣系統運行的穩定性，應通過(guò)監控系統來(lái)進(jìn)行相應檢測以便及時(shí)檢修。從防火角度來(lái)看，消防工作人員應及時(shí)發(fā)現安全隱患和近期發(fā)生的故障，并采用科學(xué)方法，消除電氣火災隱患，防止發(fā)生重大電氣火災安全事故。同時(shí)，如工作人員采取了有效控制措施，但效果不理想，則應及時(shí)切斷監控回路電源，故障排除后方可繼續設備運行。

3.6.2 電氣保護

城市軌道交通電氣火災監控系統具有自動(dòng)監控、自動(dòng)報警等多種功能。城市軌道交通電氣火災監控系統能使工作人員更好地發(fā)現和預防電氣火災，還能使城市軌道交通系統更好地運行。在電氣保護情況下，工作人員應該對監控系統有關(guān)數據進(jìn)行比較，當數據出現異常問(wèn)題時(shí)，可對電氣火災監控系統是否存在故障進(jìn)行判斷，并采取相應維修措施，以此對城市軌道交通系統運行狀態(tài)進(jìn)行保護。

4安科瑞電氣火災監控系統介紹

4.1概述

Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據國*消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗*心的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過(guò)嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統通過(guò)對剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實(shí)現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶(hù)的需求，還可以滿(mǎn)足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

4.2應用場(chǎng)合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、*家*點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領(lǐng)域。

4.3系統結構

4.4系統功能

監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號，同時(shí)設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型，記錄報警時(shí)間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位”按鈕或觸摸屏的“復位”按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動(dòng)消除。

當被監測回路報警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示，同時(shí)設備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時(shí)，將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

4.5配置方案

5結語(yǔ)

綜上所述，在現有城市軌道交通防范措施中，缺少對于電氣火災監控系統的重視。從目前我國城市軌道交通發(fā)展趨勢來(lái)看，通過(guò)科學(xué)、合理的布置電氣火災監控系統，可實(shí)現減少電氣火災事故風(fēng)險。因此，在未來(lái)城市地鐵建設中，積*加強電氣火災監控設備布置及運用以成為城市軌道交通中的*點(diǎn)。有關(guān)人員應就城市軌道交通電氣火災監控系統的應用展開(kāi)探究，以此保障城市軌道交通電氣火災監控系統高質(zhì)量發(fā)展。

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