机场候机楼电气火灾监控系统的应用

摘要：电气火灾监控系统是电气火灾隐患的预警系统，现从规范支撑、设置位置、监控负荷、探测器选择、阈值设定等几个方面，基于实例分析了电气火灾监控系统在某机场候机楼的应用，并从设计、施工、产品等角度给出了一些建议。

关键词：UPS电源；开关；电池；线缆；配置

中图分类号：V351.17  文献标志码：A  文章编号：1671-0797（2023）11-0021-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.11.006

0    引言

国家发改委、民航局印发的《全国民用运输机场布局规划》提出，到2020年，运输机场数量达260个左右，到2025年，在现有（含在建）机场基础上，新增布局机场136个，全国民用运输机场规划布局370个（规划建成约320个）[1]。可见，未来几年，各地将会有大量的运输机场陆续开工建设。

机场候机楼作为重要的公共交通建筑，人员密集，保证其安全运行显得尤为重要。同时，候机楼内各用电设备和系统种类非常多，除常规的照明、空调、广告、电扶梯等设备外，还包括行李系统、安检设备、登机桥、高杆灯、机务用电、飞机空调、静变电源、标识灯箱、弱电系统等民航专业设备。如此数量庞大、种类繁多的用电设备，对线路和设备的消防安全提出了更高的要求。

因此，机场建设方在候机楼的规划、设计、建设过程中，除了需进一步提高火灾处置的速度和效率外，还应从预防的角度，加强对电气火灾隐患的提前预警和研判，防患于未然，从而最大限度地保障人民的生命和财产安全。

1    电气火灾监控系统

电气火灾监控系统是电气火灾隐患的预警系统，通过对电力线路和设备的日常使用进行实时监测，在发生电气火灾隐患时提前发出预警信息，运维人员可以根据预警信息，及时对线路和设备进行排查和甄别，排除电气火灾隐患，实现电气火灾的早期预防。

电气火灾监控系统一般由电气火灾监控设备和电气火灾监控探测器组成。电气火灾监控设备主要接收电气火灾监控探测器的实时监测数据，及时发出报警信息。电气火灾监控探测器主要实时监测电气线路中的剩余电流、温度等参数，并及时将监测数据上传给电气火灾监控设备。电气火灾监控探测器主要分为剩余电流式和测温式。

剩余电流式火灾探测器主要利用感应线圈监测电气线路的剩余电流，其工作原理是基尔霍夫定律，即回路中任一点的电流矢量和为零。监测时，相线和N线穿过探测器感应线圈，正常情况下，相线和N线的电流矢量和为零，探测器中的感应线圈没有信号输出；当发生接地故障、线路或设备漏电时，部分电流通过PE线或大地流走，相线和N线中的电流矢量和不为零，即产生剩余电流，此时探测器中的感应线圈就会有信号输出，达到阈值时就会发出报警信号。测试原理图如图1所示。

测温式火灾探测器主要利用温度探头实时监测箱柜内或线缆的温度，当发生线路短路、过载、故障电弧等故障时，温度会迅速上升，温度探头会监测到这种温度变化，达到预设值时就会发出报警信号。

2    应用案例

某机场候机楼于2017年投用，建筑面积50多万m2，由中央大厅和4个指廊构成；建筑高度48 m，南北长约1 060 m，东西宽约750 m；地上4层，地下2层。遵循现行国家规范，该候机楼火灾自动报警及消防联动控制系统按一类多层建筑一级保护对象设防，室外消火栓用水量为30 L/s。在設计和建设过程中，该候机楼设置了电气火灾监控系统。

2.1    规范支撑

GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》（以下简称《火规》）第9.1.3条规定“电气火灾监控系统应根据建筑物的性质及电气火灾危险性设置……”[2]；JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》（以下简称《民规》）第13.12.1规定“除住宅外，火灾自动报警系统保护对象为一级的建筑物的配电线路，宜设置防火剩余电流动作报警系统”[3]；GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（以下简称《建规》）第10.2.7条规定“室外消防用水量大于25 L/s的其他公共建筑……宜设置电气火灾监控系统”[4]；JGJ 243—2011《交通建筑电气设计规范》（以下简称《交规》）第14.3.2规定“火灾自动报警系统保护对象为一级的交通建筑配电线路，应设置电气火灾监控系统”[5]。

该机场候机楼火灾自动报警系统保护对象为一级，室外消火栓用水量为30 L/s，因此满足《民规》和《建规》宜设置电气火灾监控系统的要求，同时也满足《交规》中的设置要求。按一般对规范的理解，“宜”表示允许稍有选择，在条件许可时首先应该这样做；“应”表示严格，在正常情况下均应这样做。故该候机楼按规范应该设置电气火灾监控系统。

2.2    设置位置

《民规》第13.12.5条规定“剩余电流检测点宜设置在楼层配电箱（配电系统第二级开关）进线处，当回路容量较小线路较短时，宜设在变电所低压柜的出线端”；《交规》第14.3.2条规定“……楼层配电箱电源进线处应设置防电气火灾的剩余电流动作报警器”；《火规》第9.2.1条规定“剩余电流式电气火灾监控探测器应以设置在低压配电系统首端为基本原则，宜设置在第一级配电柜（箱）的出线端。在供电线路泄漏电流大于500 mA时，宜在其下一级配电柜（箱）设置”。

可见，根据线路容量，监测点一般设置在配电系统首端或配电系统第二级开关进线处。该机场候机楼建筑规模大、用电负荷重，因此监测点主要设置在第二级开关进线处，个别线路长、回路容量大的地方，还设置在了第三级开关进线处。

2.3    监控负荷

《交规》第14.3.2条规定“除消防动力配电回路外，其他电力、照明区域……应设置防电气火灾的剩余电流动作报警器”。这一条规范明确了照明负荷、非消动力负荷均在电气火灾监测范围内，其他规范均无明确表述，似乎所有负荷都应在监测范围内。该机场候机楼电气火灾监控系统主要对照明、空调、电扶梯、标识灯箱、静变电源、飞机空调等负荷进行监测。

2.4    探测器选择

该机场候机楼电气火灾监控系统，在每个监测点处选用了一个剩余电流式火灾探测器、两个测温式火灾探测器、三相过流探测器。剩余电流式火灾探测器安装在配电主开关的下端，主要监测剩余电流；两个测温式火灾探测器，一个监测箱柜内的温度，一个监测线缆温度；三相过流探测器主要监测配电箱主开关三相电流。探测器如图2所示。

2.5    报警阈值

《民规》第13.12.6条规定“防火剩余电流动作报警值宜为500 mA”；《火规》第9.2.3条规定“探测器报警值宜为300～500 mA”；GB 50054—2011《低压配电设计规范》（以下简称《低规》）第6.4.3节规定“……其动作电流不应大于300 mA……[6]”；GB 14287.2—2005《电气火灾监控系统 第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》第4.2.2条规定“探测器报警值不应小于20 mA，不应大于1 000 mA……”；《民用建筑电氣设计手册》第10.2.3节规定“选用漏电电流报警方式时，其保护电器的报警动作电流可以按其被保护回路最大电流1/1 000～1/3 000选取……通常分支路漏电报警动作电流可取1 000 mA[7]”。

可见，对于报警阈值的设定没有统一的规范，这很大一部分原因是由于自然泄漏电流的存在。供电线路和用电设备在正常使用过程中都有一定程度的泄漏电流，例如，截面积为10 mm2的聚氯乙烯绝缘线，其每公里的泄漏电流可以达到56 mA；额定功率为18.5 kW的电机，启动时泄漏电流为3.03 mA；一台组合式计

当然，监测点设置在第三级配电箱进线处，势必带来监测点位过多、投资加大、没有对主干电缆进行监测等问题，这就需要设计综合考虑，有所侧重。

3.2    工程管理方面

施工前期重视技术交底。电气火灾监控系统一般由消防工程总包，品牌制造商具体实施，但电气火灾监控探测器需要安装在强电配电箱内，而强电配电箱一般由安装工程总包，配电箱盘柜厂家实施。针对大型机场候机楼而言，消防工程、安装工程通常会分别单独招标，故仅仅探测器的安装，就涉及两家总包单位、两家设备制造商。因此，在前期项目管理方多方的技术交底尤为重要，尤其是探测器穿线方式有特殊要求时，必须重点交底，从源头上确保质量。

施工过程中重点把控末端线路布线、接线质量。从现有经验来看，末端线路的布线、接线质量直接决定系统早期运行效果。一方面，末端线缆规格小，施工放线容易磨损；另一方面，对于大型机场候机楼而言，主干线路一般由综合安装单位实施，而末端线路一般由装饰单位实施。装饰单位水电专业的技术力量普遍没有其装饰主业强，因此需重点管控。

施工后期預备充足的系统调试时间。电气火灾监控系统自身调试完成后，需要各监测点所有供电线路施工完毕，所有用电设备调试完毕并且正常使用后才能发挥作用；设备正在调试或未投入使用，临时施工用电的接入等，报警信息都不可靠。因此，所有设备调试就位并且正常使用后，报警信息才相对准确可信，此时需要投入大量时间和精力，从系统、线路、末端设备三个方面，对报警信息进行一一甄别和排查。然而现实情况是，设备调试完成后，很快就进入了试运行甚至正式使用，留给系统甄别和排查的时间非常有限。因此，项目管理方应该预备充足的调试时间。

3.3    产品方面

电气火灾监控系统厂家可探索开发剩余电流阈值根据负荷动态自动调整的探测器。现有电气火灾监控探测器的报警阈值一旦设定好，都是固定不变的。因为自然泄漏电流的存在，加上各用电负荷也在不断变化，理论上自然泄漏电流在不断变化。因此，为了更准确地监测和判断，报警阈值应该也随负荷电流的不断变化进行智能的某种动态调整，以剔除自然泄漏电流的影响，进一步提高报警的准确性。

同时，报警信息可考虑做一定延时，剔除剩余电流波动的影响。现有的电气火灾探测器，一旦监测回路剩余电流达到报警值，会立即发出报警信息。然而在实践中经常发现，剩余电流在某个瞬间达到阈值后，随即又恢复正常值。然而此时，不管是系统主机，还是火灾探测器，都会发出报警信息。这就需要运维人员对系统主机和末端探测器进行手动复位。大型机场候机楼面积较大，监测点位多，由于波动频繁报警，给运行也带来了极大的困扰。为了避免这种现像，可考虑对报警信息加一定的延时判断，同时引入温度、过流等信息，进行综合判断后发出报警信息。

4    结语

民用运输机场作为国家重要公共交通基础设施，是民航业发展的基础，在综合交通运输体系中发挥着重要作用[1]，因此，其安全运行尤其是消防安全显得尤为重要。而建设方更应从设计、施工、运行等全生命周期的视角，统筹规划消防系统的实施，最大限度地保障机场安全运行。

[参考文献]

[1] 国家发展和改革委员会，民航局.关于印发全国民用运输机场布局规划的通知：发改基础〔2017〕290号[A].

[2] 火灾自动报警系统设计规范：GB 50116—2013[S].

[3] 民用建筑电气设计规范：JGJ 16—2008[S].

[4] 建筑设计防火规范：GB 50016—2014[S].

[5] 交通建筑电气设计规范：JGJ 243—2011[S].

[6] 低压配电设计规范：GB 50054—2011[S].

[7] 戴瑜兴，黄铁兵，梁志超.民用建筑电气设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[8] 卓珊，吴火军.地铁电气火灾监控系统频繁报警原因分析[J].建筑电气，2018，37（3）：62-64.

[9] 郭文荣.防火剩余电流动作报警系统设计[J].建筑安全，2010，25（7）：60-63.

收稿日期：2023-02-06

作者简介：宋胜利（1983—），男，陕西人，高级工程师，研究方向：电气工程、机电设备、工程管理等。