电气火灾监控系统火灾报警的处理方式

赵 闯

(中铁十四局集团电气化工程有限公司,山东 济南 250014)

0 引 言

近年来,消防安全问题为工程建设与施工的重点,各类建设工程均需考虑投运之后的消防安全问题。城市轨道交通这类地下建设项目投运之后人员密集,万一产生火灾隐患将导致极其严重影响,如何有效地预防电气火灾的产生,防患于未然,电气火灾监控系统应运而生[1]。在国内,各专家和学者对电气火灾监控系统都进行了系统性的讨论与研究。黄云祥[2]对电气火灾监控在建筑防火中的应用进行了分析;乔明[3]研究讨论了电气火灾监控系统应用,都对电气火灾监控系统的运行提供了很好的参考素材。

乌鲁木齐轨道交通一号线机电项目负责0.4 kV开关柜低压侧配电,为机电专业以及各系统及公共区照明专业提供接口电源箱或预留电源,存在接口单位多、接口复杂、难以判断责任单位这一特点。各专业配电接口图如图1所示。该条线采用的是剩余电流式电气火灾监控系统,该系统的剩余电流探测器设置在0.4 kV开关柜馈线侧。剩余电流探测器安装如图2所示。无论哪一级配电出现问题,都会触发该系统报警,因此如何判断在哪一级配电出现问题成为排除电气火灾报警信号的一项难点工作。

图1 各专业配电接口图

图2 剩余电流探测器安装

1 电气火灾监控系统的工作原理

乌鲁木齐轨道交通一号线采用剩余电流式火灾监控系统设计。经过与该设备厂家沟通,该系统工作的基本原理是,当电气设备中的电流发生异常或突变时,终端探测头(剩余电流互感器)利用电磁感应定律对该信息进行采集,并输送到监控探测器里,经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断,并与报警设定值进行比较,一旦超出设定值则发出报警信号,同时也输送到监控设备中,再经监控设备进一步识别、判定,当确认可能会发生火灾时,监控主机发出火灾报警信号,点亮报警指示灯,发出报警音响,同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。

剩余电流是指低压配电线路中各相(含中性线)电流矢量和不为零的电流,即泄漏电流。若未监控到剩余电流,则IA+IB+IC+IN=0;若监控到剩余电流,则IA+IB+IC+IN≠0。根据“电生磁”原理,通电导体周围会产生磁场,剩余电流电气火灾探测器会根据周围磁场的强弱判断剩余电流的大小,进而引起下一步动作。

电气火灾监控主机界面如图3所示。根据剩余电流的定义,在低压柜馈线侧进行电缆终端制作和压接时,相线和中性线需同时穿过剩余电流火灾探测器,否则会产生误报。

图3 电气火灾监控主机界面

2 电气火灾监控系统报警原因分析

根据电气火灾监控系统的工作原理,再依据乌鲁木齐轨道交通一号线电气火灾设计,当剩余电流<200 mA时,不会触发该系统报警;当剩余电流≥200 mA时,即存在较大数量的泄漏电流,存在引发电气火灾的安全隐患,进而触发该系统报警。由此得出,造成该系统报警的原因大致分为5种推论:① 相线接地,导致产生剩余电流;② 中性线接地,导致产生剩余电流;③ 在低压柜馈线侧相线和中性线未同时穿过剩余电流探测器,导致探测器监测的数据不真实;④ 末端设备存在存储、放电功能,导致产生剩余电流;⑤ 电气火灾监控系统设备故障。根据以上5种推论,进行现场调查和分析原因,论证推论是否合理。报警产生原因的分析和解决办法如表1所示。

表1 报警产生原因的分析和解决办法

3 解决问题的方法

如表1所示,产生电气火灾监控系统的报警的原因有4种,其中相线、中性线未全部穿过剩余电流探测器以及末端设备具备变频器两种原因造成的报警数量较少,且容易排查。而中性线接地造成的报警数量最多,且因为接口复杂、涉及的单位众多,排查存在极大的困难。

根据0.4 kV低压柜特性,所有回路的“中性线母线”都是同一根铜排,只要其他回路处于带电状态,且中性线接地回路未送电,就会有部分电流经中性线接地的位置泄漏,因为中性线接地的位置电势较变压器中性点电势相差不大。剩余电流走向图如图4所示。

根据这一规律,制定从下而上的排查方法,即由末端回路向上级回路展开排查工作。由图1所示,其他专业与动照专业的接口在配电箱开关的下口,根据接口文件进行责任划分,若其他专业末端设备或者线路出现中性线接地,则由其他专业负责向下排查;若其他专业未出现中性线接地现象,则由动照专业向上一级配线设备和线路进行排查。因为乌鲁木齐一号线动照配电最多不超过三级,根据配电系统图进行排查,效率较高。

排查方法具体如下:① 根据火灾报警系统,在0.4 kV低压柜侧将已检测到存在剩余电流的回路断电;② 找出存在剩余电流回路的末端配电箱,用钳形电流表测量该配电箱进线电缆中性线,若中性线电流显示为0,则该配电箱所有下级回路均不存在剩余电流;若电流表显示中性线存在剩余电流,则将该回路拆除,以此类推;③ 若所有末端配电箱中性线均检测不到剩余电流,则按照第二步测试中端配电箱和线路;④ 若所有中端配电箱中性线均检测不到剩余电流,则按照第二步测试顶端配电箱和线路;⑤ 若顶端配电箱中性线检测不到剩余电流,则考虑0.4 kV馈出线缆中性线接地或电气火灾监控系统设备故障误报;⑥ 在0.4 kV开关下口,剩余电流探测器上部进行中性线电流测量,若有数值,则该馈出回路电缆中性线接地;若数值为0,则电气火灾监控系统设备故障误报;⑦ 根据接口文件进行责任划分,由相应专业进行整改。

4 结 语

在电气火灾监控系统火灾信号排查过程中,导致中性线接地的原因大致有:① 为末端设备接线不规范导致;② 在线缆敷设过程中,线缆绝缘层以及保护层损坏导致线缆中性线与线槽或线管连接接地。排查以及整改工作会消耗大量的人力物力,因此建议在施工过程中就应该注意避免。对应的方法有两种,一是仔细阅读设备使用说明书,避免线缆压接位置错误导致零线和地线错位;二是线缆敷设一定要按照工序进行,对容易造成线缆保护层以及绝缘层损坏的管路提前处理,避免因此造成线缆受损。