電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

1、    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析    張釗摘 要：隨著我國(guó)越來(lái)越多的城市地鐵建設(shè)的發(fā)展需要，對(duì)于電氣火災(zāi)的重視程度會(huì)不斷提高，對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控的需求也會(huì)不斷增強(qiáng)，地鐵電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)配電線路、重要用電設(shè)備的溫度以及電流變化進(jìn)行檢測(cè)，可以對(duì)故障部位或者是隱患的部位地址進(jìn)行預(yù)警，盡可能的提前消除火災(zāi)隱患，達(dá)到早期控制火災(zāi)險(xiǎn)情的目的。關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；地鐵供配電系統(tǒng)；應(yīng)用1地鐵中電氣火災(zāi)發(fā)生的原因電氣火災(zāi)的發(fā)生主要是由電氣線路故障所引起的，其次是電氣設(shè)備故障而導(dǎo)致的火災(zāi)事故，電氣火災(zāi)發(fā)生主要通有以下幾種成因形式，漏電、短路以及

2、過(guò)載。1.1漏電當(dāng)線路中某處因?yàn)樽匀换蛘呷藶樵蚴箤?dǎo)線的絕緣能力下降，導(dǎo)致導(dǎo)線間或者導(dǎo)線與地之間有一部分電流通過(guò)的線路故障，稱之為漏電，發(fā)生漏電故障時(shí)，泄漏的電流流入大地途中，遇到電阻大的部位時(shí)，會(huì)產(chǎn)生局部高溫，導(dǎo)致附近可燃物著火，引起火災(zāi)。1.2短路電氣線路中的導(dǎo)線絕緣層破壞后，兩導(dǎo)線之間某一點(diǎn)接觸，引起電流突然增加所引發(fā)的故障，就是短路，發(fā)生短路故障時(shí)，兩導(dǎo)線間的電阻突減，電流突增，從而引起發(fā)熱量的極具升高，超過(guò)了線路正常工作時(shí)的發(fā)熱量，并在短路點(diǎn)易產(chǎn)生火花和電弧，使絕緣層發(fā)生燃燒，引燃導(dǎo)線附近可燃物，從而造成火災(zāi)。1.3過(guò)載當(dāng)導(dǎo)線或者是電氣設(shè)備的電流，超出了其額定值，就會(huì)使導(dǎo)線或電氣設(shè)備

3、溫度不斷上升的故障，稱之為過(guò)負(fù)荷，當(dāng)發(fā)生過(guò)負(fù)荷故障時(shí)，導(dǎo)線或設(shè)備溫度上升，從而使絕緣老化，甚至可能達(dá)到絕緣材料的燃點(diǎn)，引燃周圍可燃物，引發(fā)電氣火災(zāi)。2應(yīng)用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的必要性（1）根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，配電設(shè)備的火災(zāi)發(fā)生主要由4個(gè)方面原因引起：線路絕緣老化、漏電火災(zāi)；短路火災(zāi)；長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷使用；壓接施工不規(guī)范，接觸電阻過(guò)大。對(duì)于第、方面，絕大部分可以通過(guò)測(cè)量剩余電流is來(lái)獲得預(yù)警信息，及時(shí)處理，可避免出現(xiàn)火災(zāi)事故；第、方面可通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量開(kāi)關(guān)端子的溫度及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，以避免事故發(fā)生。（2）電力電纜故障絕大多數(shù)是由于施工不規(guī)范、機(jī)械損壞、電纜接頭壓接不緊、加熱不充分、絕緣受潮、環(huán)境惡劣、化學(xué)物質(zhì)侵蝕

4、等原因引起電纜絕緣降低而被擊穿起火，此類電纜故障具有隱蔽性，不可預(yù)見(jiàn)。采用剩余電流監(jiān)測(cè)裝置可準(zhǔn)確判斷電纜絕緣下降情況，能夠較好地預(yù)防電力電纜起火的事故發(fā)生。（3）部分城市地鐵的低壓配電系統(tǒng)主開(kāi)關(guān)使用抽出式斷路器，在經(jīng)過(guò)多年插拔后，其插接處的接觸電阻會(huì)有所增加，使用溫升會(huì)提高，溫升值是否已達(dá)到危險(xiǎn)狀況，需要由溫度探測(cè)器來(lái)監(jiān)測(cè)。若地鐵供配電設(shè)備發(fā)生火災(zāi)停電，車站照度將瞬間下降很大，造成乘客緊急逃生困難。因此，在地鐵低壓配電系統(tǒng)中使用質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。3主要監(jiān)控裝置的設(shè)置3.1測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的作用是探測(cè)電氣設(shè)備接頭異常發(fā)熱，探測(cè)器設(shè)置

5、在電容器接頭、變壓器接頭、母線接頭、開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)等發(fā)熱部位，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備安裝工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等異常情況的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。根據(jù)熱平衡原理，載流導(dǎo)體的發(fā)熱過(guò)程可用公式：（1）公式（1）中：為溫升；p為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體自身消耗功率，約等于i2r；k為導(dǎo)體周圍介質(zhì)的綜合散熱系數(shù)，空調(diào)房環(huán)境取大值；s為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體散熱面積；t為通電時(shí)間；t為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的熱時(shí)間常數(shù)。對(duì)其安裝位置的選擇，建議如下。（1）從使用負(fù)荷方面考慮，建議在每日有效工作時(shí)間超過(guò)4h、實(shí)際運(yùn)行電流大于100a的負(fù)載開(kāi)關(guān)上安裝藍(lán)牙溫度探測(cè)器。根據(jù)公式（1）計(jì)算可知，運(yùn)行電流小于100a的開(kāi)關(guān)在28環(huán)境內(nèi)正常安裝時(shí)，其溫升是很小的。從深圳地鐵的實(shí)際運(yùn)

6、行情況看，正常安裝的冷水機(jī)組回路（額定功率210kw）長(zhǎng)期運(yùn)行，其負(fù)荷開(kāi)關(guān)端子溫度顯示為50左右，需重點(diǎn)監(jiān)控；其他設(shè)備，如綜合監(jiān)控回路（額定容量120kva）、應(yīng)急電源（eps）照明回路（額定容量80kva）開(kāi)關(guān)端子運(yùn)行溫度（30）和室溫相近。（2）從安裝位置方面考慮，測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器宜安裝在靠近開(kāi)關(guān)與底座插接處的位置。根據(jù)載流導(dǎo)體的熱平衡原理可知，載流導(dǎo)體的溫升與接觸電阻有很大關(guān)系，接觸電阻又與接觸壓力有關(guān)。接觸電阻的經(jīng)驗(yàn)公式是：（2）公式（2）中：rj為接觸電阻；f為接觸壓力；kj為材質(zhì)系數(shù)，一般取0.71；n：點(diǎn)接觸取0.5，線接觸取0.7，面接觸取1.0。開(kāi)關(guān)和底座端子的插接是

7、多段線接觸，正常安裝情況下，螺栓的緊固力要遠(yuǎn)大于開(kāi)關(guān)和底座端子的插接力。（3）在負(fù)載開(kāi)關(guān)的一側(cè)（如輸出側(cè)或輸入側(cè)）安裝測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，而無(wú)需在負(fù)載開(kāi)關(guān)上下兩側(cè)都安裝。負(fù)載開(kāi)關(guān)輸入端子與輸出端子間的距離不足1m，銅的熱導(dǎo)率較高，達(dá)到393.6w/（m？k），當(dāng)銅材某處異常高溫時(shí)，能迅速將熱量傳導(dǎo)至周圍，達(dá)到熱平衡。從成本考慮，在負(fù)載開(kāi)關(guān)的一側(cè)（如輸出側(cè)或輸入側(cè)）安裝測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，而無(wú)需在負(fù)載開(kāi)關(guān)上下兩側(cè)都安裝。綜上所述，建議在以下低壓配電設(shè)備處使用測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器：（1）低壓配電室內(nèi)的低壓進(jìn)線柜斷路器上接口處，3級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)斷路器下接口處，環(huán)控1級(jí)、2級(jí)負(fù)荷饋出回路

8、斷路器下接口處，以及冷水機(jī)組回路斷路器下接口處；（2）環(huán)控電控室的進(jìn)線柜斷路器上接口處，3級(jí)負(fù)荷進(jìn)線開(kāi)關(guān)斷路器下接口處，以及隧道風(fēng)機(jī)（tvf風(fēng)機(jī)）低速回路斷路器下接口處。3.2剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的主要作用是監(jiān)測(cè)電線、電纜的泄漏電流是否有增大趨勢(shì)，以判斷其絕緣狀況是否良好。因此，對(duì)其安裝位置的選擇，建議如下。（1）在密集母線回路，建議安裝剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。長(zhǎng)距離輸送電力的密集母線槽由于是非標(biāo)組裝件，其絕緣材料和組裝工藝無(wú)法全面保證質(zhì)量，尤其在接頭處的絕緣處理上。多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，大多數(shù)密集母線槽的故障都是由于接頭處絕緣下降引起，而密集母線槽的接頭

9、數(shù)量又多，因此，可安裝剩余電流監(jiān)測(cè)裝置以監(jiān)測(cè)整段密集母線槽絕緣狀況，達(dá)到對(duì)可能出現(xiàn)的故障預(yù)警目的。（2）進(jìn)線回路和母聯(lián)回路可不安裝剩余電流檢測(cè)裝置。剩余電流檢測(cè)裝置一般是監(jiān)控饋出電纜的剩余電流狀況，總進(jìn)線開(kāi)關(guān)處可不安裝；母聯(lián)回路一般處于備用狀態(tài)，也不用安裝。（3）區(qū)間隧道水泵供電回路應(yīng)增加剩余電流檢測(cè)裝置。地鐵區(qū)間隧道水泵電纜長(zhǎng)期通電，且安裝環(huán)境惡劣，溫度高，還存在受化學(xué)物侵蝕的可能，其絕緣水平下降快，容易出現(xiàn)絕緣受損、擊穿故障，引起火災(zāi)。因此，需在區(qū)間隧道水泵輸出電纜上安裝剩余電流檢測(cè)裝置。綜上所述，可在以下范圍使用剩余電流檢測(cè)裝置：低壓配電室的3級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)回路，環(huán)控1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)負(fù)荷饋出密集母線回路，區(qū)間水泵供電回路，站廳總照明回路，站臺(tái)總照明回路，冷水機(jī)組回路。結(jié)束語(yǔ)在地鐵車站供配電系統(tǒng)中使用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控設(shè)備工況、預(yù)防電氣火災(zāi)十分重要，地鐵公司作為企業(yè)，還需充分考慮前期建設(shè)成本的投入及今后運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高低。因此，認(rèn)真分析電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵供配電系統(tǒng)中的使用顯得十分必要。參考文獻(xiàn)：1薛萬(wàn)彪.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)-國(guó)內(nèi)地鐵應(yīng)用分析j.黑龍江科技信息，2016，10：56.2王德發(fā).城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方