摘要:電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是電氣火災隱患的預警系統(tǒng),現(xiàn)從規(guī)范支撐、設置位置、監(jiān)控負荷、探測器選擇、閾值設定等幾個方面,基于實例分析了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在某機場候機樓的應用,并從設計、施工、產(chǎn)品等角度給出了一些建議。
關鍵詞:UPS電源;開關;電池;線纜;配置
中圖分類號:V351.17? 文獻標志碼:A? 文章編號:1671-0797(2023)11-0021-05
DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.11.006
0? ? 引言
國家發(fā)改委、民航局印發(fā)的《全國民用運輸機場布局規(guī)劃》提出,到2020年,運輸機場數(shù)量達260個左右,到2025年,在現(xiàn)有(含在建)機場基礎上,新增布局機場136個,全國民用運輸機場規(guī)劃布局370個(規(guī)劃建成約320個)[1]??梢?,未來幾年,各地將會有大量的運輸機場陸續(xù)開工建設。
機場候機樓作為重要的公共交通建筑,人員密集,保證其安全運行顯得尤為重要。同時,候機樓內(nèi)各用電設備和系統(tǒng)種類非常多,除常規(guī)的照明、空調(diào)、廣告、電扶梯等設備外,還包括行李系統(tǒng)、安檢設備、登機橋、高桿燈、機務用電、飛機空調(diào)、靜變電源、標識燈箱、弱電系統(tǒng)等民航專業(yè)設備。如此數(shù)量龐大、種類繁多的用電設備,對線路和設備的消防安全提出了更高的要求。
因此,機場建設方在候機樓的規(guī)劃、設計、建設過程中,除了需進一步提高火災處置的速度和效率外,還應從預防的角度,加強對電氣火災隱患的提前預警和研判,防患于未然,從而最大限度地保障人民的生命和財產(chǎn)安全。
1? ? 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是電氣火災隱患的預警系統(tǒng),通過對電力線路和設備的日常使用進行實時監(jiān)測,在發(fā)生電氣火災隱患時提前發(fā)出預警信息,運維人員可以根據(jù)預警信息,及時對線路和設備進行排查和甄別,排除電氣火災隱患,實現(xiàn)電氣火災的早期預防。
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)一般由電氣火災監(jiān)控設備和電氣火災監(jiān)控探測器組成。電氣火災監(jiān)控設備主要接收電氣火災監(jiān)控探測器的實時監(jiān)測數(shù)據(jù),及時發(fā)出報警信息。電氣火災監(jiān)控探測器主要實時監(jiān)測電氣線路中的剩余電流、溫度等參數(shù),并及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳給電氣火災監(jiān)控設備。電氣火災監(jiān)控探測器主要分為剩余電流式和測溫式。
剩余電流式火災探測器主要利用感應線圈監(jiān)測電氣線路的剩余電流,其工作原理是基爾霍夫定律,即回路中任一點的電流矢量和為零。監(jiān)測時,相線和N線穿過探測器感應線圈,正常情況下,相線和N線的電流矢量和為零,探測器中的感應線圈沒有信號輸出;當發(fā)生接地故障、線路或設備漏電時,部分電流通過PE線或大地流走,相線和N線中的電流矢量和不為零,即產(chǎn)生剩余電流,此時探測器中的感應線圈就會有信號輸出,達到閾值時就會發(fā)出報警信號。測試原理圖如圖1所示。
測溫式火災探測器主要利用溫度探頭實時監(jiān)測箱柜內(nèi)或線纜的溫度,當發(fā)生線路短路、過載、故障電弧等故障時,溫度會迅速上升,溫度探頭會監(jiān)測到這種溫度變化,達到預設值時就會發(fā)出報警信號。
2? ? 應用案例
某機場候機樓于2017年投用,建筑面積50多萬m2,由中央大廳和4個指廊構成;建筑高度48 m,南北長約1 060 m,東西寬約750 m;地上4層,地下2層。遵循現(xiàn)行國家規(guī)范,該候機樓火災自動報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)按一類多層建筑一級保護對象設防,室外消火栓用水量為30 L/s。在設計和建設過程中,該候機樓設置了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。
2.1? ? 規(guī)范支撐
GB 50116—2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(以下簡稱《火規(guī)》)第9.1.3條規(guī)定“電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)應根據(jù)建筑物的性質(zhì)及電氣火災危險性設置……”[2];JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》(以下簡稱《民規(guī)》)第13.12.1規(guī)定“除住宅外,火災自動報警系統(tǒng)保護對象為一級的建筑物的配電線路,宜設置防火剩余電流動作報警系統(tǒng)”[3];GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱《建規(guī)》)第10.2.7條規(guī)定“室外消防用水量大于25 L/s的其他公共建筑……宜設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)”[4];JGJ 243—2011《交通建筑電氣設計規(guī)范》(以下簡稱《交規(guī)》)第14.3.2規(guī)定“火災自動報警系統(tǒng)保護對象為一級的交通建筑配電線路,應設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)”[5]。
該機場候機樓火災自動報警系統(tǒng)保護對象為一級,室外消火栓用水量為30 L/s,因此滿足《民規(guī)》和《建規(guī)》宜設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的要求,同時也滿足《交規(guī)》中的設置要求。按一般對規(guī)范的理解,“宜”表示允許稍有選擇,在條件許可時首先應該這樣做;“應”表示嚴格,在正常情況下均應這樣做。故該候機樓按規(guī)范應該設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。
2.2? ? 設置位置
《民規(guī)》第13.12.5條規(guī)定“剩余電流檢測點宜設置在樓層配電箱(配電系統(tǒng)第二級開關)進線處,當回路容量較小線路較短時,宜設在變電所低壓柜的出線端”;《交規(guī)》第14.3.2條規(guī)定“……樓層配電箱電源進線處應設置防電氣火災的剩余電流動作報警器”;《火規(guī)》第9.2.1條規(guī)定“剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器應以設置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則,宜設置在第一級配電柜(箱)的出線端。在供電線路泄漏電流大于500 mA時,宜在其下一級配電柜(箱)設置”。
可見,根據(jù)線路容量,監(jiān)測點一般設置在配電系統(tǒng)首端或配電系統(tǒng)第二級開關進線處。該機場候機樓建筑規(guī)模大、用電負荷重,因此監(jiān)測點主要設置在第二級開關進線處,個別線路長、回路容量大的地方,還設置在了第三級開關進線處。
2.3? ? 監(jiān)控負荷
《交規(guī)》第14.3.2條規(guī)定“除消防動力配電回路外,其他電力、照明區(qū)域……應設置防電氣火災的剩余電流動作報警器”。這一條規(guī)范明確了照明負荷、非消動力負荷均在電氣火災監(jiān)測范圍內(nèi),其他規(guī)范均無明確表述,似乎所有負荷都應在監(jiān)測范圍內(nèi)。該機場候機樓電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要對照明、空調(diào)、電扶梯、標識燈箱、靜變電源、飛機空調(diào)等負荷進行監(jiān)測。
2.4? ? 探測器選擇
該機場候機樓電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),在每個監(jiān)測點處選用了一個剩余電流式火災探測器、兩個測溫式火災探測器、三相過流探測器。剩余電流式火災探測器安裝在配電主開關的下端,主要監(jiān)測剩余電流;兩個測溫式火災探測器,一個監(jiān)測箱柜內(nèi)的溫度,一個監(jiān)測線纜溫度;三相過流探測器主要監(jiān)測配電箱主開關三相電流。探測器如圖2所示。
2.5? ? 報警閾值
《民規(guī)》第13.12.6條規(guī)定“防火剩余電流動作報警值宜為500 mA”;《火規(guī)》第9.2.3條規(guī)定“探測器報警值宜為300~500 mA”;GB 50054—2011《低壓配電設計規(guī)范》(以下簡稱《低規(guī)》)第6.4.3節(jié)規(guī)定“……其動作電流不應大于300 mA……[6]”;GB 14287.2—2005《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分:剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》第4.2.2條規(guī)定“探測器報警值不應小于20 mA,不應大于1 000 mA……”;《民用建筑電氣設計手冊》第10.2.3節(jié)規(guī)定“選用漏電電流報警方式時,其保護電器的報警動作電流可以按其被保護回路最大電流1/1 000~1/3 000選取……通常分支路漏電報警動作電流可取1 000 mA[7]”。
可見,對于報警閾值的設定沒有統(tǒng)一的規(guī)范,這很大一部分原因是由于自然泄漏電流的存在。供電線路和用電設備在正常使用過程中都有一定程度的泄漏電流,例如,截面積為10 mm2的聚氯乙烯絕緣線,其每公里的泄漏電流可以達到56 mA;額定功率為18.5 kW的電機,啟動時泄漏電流為3.03 mA;一臺組合式計
當然,監(jiān)測點設置在第三級配電箱進線處,勢必帶來監(jiān)測點位過多、投資加大、沒有對主干電纜進行監(jiān)測等問題,這就需要設計綜合考慮,有所側重。
3.2? ? 工程管理方面
施工前期重視技術交底。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)一般由消防工程總包,品牌制造商具體實施,但電氣火災監(jiān)控探測器需要安裝在強電配電箱內(nèi),而強電配電箱一般由安裝工程總包,配電箱盤柜廠家實施。針對大型機場候機樓而言,消防工程、安裝工程通常會分別單獨招標,故僅僅探測器的安裝,就涉及兩家總包單位、兩家設備制造商。因此,在前期項目管理方多方的技術交底尤為重要,尤其是探測器穿線方式有特殊要求時,必須重點交底,從源頭上確保質(zhì)量。
施工過程中重點把控末端線路布線、接線質(zhì)量。從現(xiàn)有經(jīng)驗來看,末端線路的布線、接線質(zhì)量直接決定系統(tǒng)早期運行效果。一方面,末端線纜規(guī)格小,施工放線容易磨損;另一方面,對于大型機場候機樓而言,主干線路一般由綜合安裝單位實施,而末端線路一般由裝飾單位實施。裝飾單位水電專業(yè)的技術力量普遍沒有其裝飾主業(yè)強,因此需重點管控。
施工后期預備充足的系統(tǒng)調(diào)試時間。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)自身調(diào)試完成后,需要各監(jiān)測點所有供電線路施工完畢,所有用電設備調(diào)試完畢并且正常使用后才能發(fā)揮作用;設備正在調(diào)試或未投入使用,臨時施工用電的接入等,報警信息都不可靠。因此,所有設備調(diào)試就位并且正常使用后,報警信息才相對準確可信,此時需要投入大量時間和精力,從系統(tǒng)、線路、末端設備三個方面,對報警信息進行一一甄別和排查。然而現(xiàn)實情況是,設備調(diào)試完成后,很快就進入了試運行甚至正式使用,留給系統(tǒng)甄別和排查的時間非常有限。因此,項目管理方應該預備充足的調(diào)試時間。
3.3? ? 產(chǎn)品方面
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)廠家可探索開發(fā)剩余電流閾值根據(jù)負荷動態(tài)自動調(diào)整的探測器?,F(xiàn)有電氣火災監(jiān)控探測器的報警閾值一旦設定好,都是固定不變的。因為自然泄漏電流的存在,加上各用電負荷也在不斷變化,理論上自然泄漏電流在不斷變化。因此,為了更準確地監(jiān)測和判斷,報警閾值應該也隨負荷電流的不斷變化進行智能的某種動態(tài)調(diào)整,以剔除自然泄漏電流的影響,進一步提高報警的準確性。
同時,報警信息可考慮做一定延時,剔除剩余電流波動的影響?,F(xiàn)有的電氣火災探測器,一旦監(jiān)測回路剩余電流達到報警值,會立即發(fā)出報警信息。然而在實踐中經(jīng)常發(fā)現(xiàn),剩余電流在某個瞬間達到閾值后,隨即又恢復正常值。然而此時,不管是系統(tǒng)主機,還是火災探測器,都會發(fā)出報警信息。這就需要運維人員對系統(tǒng)主機和末端探測器進行手動復位。大型機場候機樓面積較大,監(jiān)測點位多,由于波動頻繁報警,給運行也帶來了極大的困擾。為了避免這種現(xiàn)像,可考慮對報警信息加一定的延時判斷,同時引入溫度、過流等信息,進行綜合判斷后發(fā)出報警信息。
4? ? 結語
民用運輸機場作為國家重要公共交通基礎設施,是民航業(yè)發(fā)展的基礎,在綜合交通運輸體系中發(fā)揮著重要作用[1],因此,其安全運行尤其是消防安全顯得尤為重要。而建設方更應從設計、施工、運行等全生命周期的視角,統(tǒng)籌規(guī)劃消防系統(tǒng)的實施,最大限度地保障機場安全運行。
[參考文獻]
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[2] 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范:GB 50116—2013[S].
[3] 民用建筑電氣設計規(guī)范:JGJ 16—2008[S].
[4] 建筑設計防火規(guī)范:GB 50016—2014[S].
[5] 交通建筑電氣設計規(guī)范:JGJ 243—2011[S].
[6] 低壓配電設計規(guī)范:GB 50054—2011[S].
[7] 戴瑜興,黃鐵兵,梁志超.民用建筑電氣設計手冊[M].2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.
[8] 卓珊,吳火軍.地鐵電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)頻繁報警原因分析[J].建筑電氣,2018,37(3):62-64.
[9] 郭文榮.防火剩余電流動作報警系統(tǒng)設計[J].建筑安全,2010,25(7):60-63.
收稿日期:2023-02-06
作者簡介:宋勝利(1983—),男,陜西人,高級工程師,研究方向:電氣工程、機電設備、工程管理等。