电气火灾监控系统在大型机场航站楼的应用及建议

摘要:电气火灾监控系统是电气火灾隐患的预警系统。从规范支撑、设置位置、监控负荷、探测器的选择、阈值的设定等几个反面,实例分析了电气火灾监控系统在重庆江北国际机场T3A航站楼的应用,并设计、施工、产品等角度,给出了一定建议。


背景

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。

机场航站楼作为重要的公共交通建筑,人员密集,安全运行显得尤为重要。同时,航站楼内各用电设备和系统种类非常多,除了常规的照明、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、弱电系统等民航专业设备。面对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,机场建设方在航站楼的规划、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,消除隐患于未然,最大限度的保障人民生命和财产安全。


 

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,一旦发生电气火灾隐患,提前发出预警信息,运维人员根据预警信息,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受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,其工作原理就是基尔霍夫定律,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。


图1 测试原理

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

3应用案例

重庆江北国际机场T3A航站楼,建筑面积约53.7万平方米,由中央大厅和四个指廊构成。建筑高度48m,南北长约1060米,东西宽约750米。地上4层,地下2层。遵循现行国家规范,T3A航站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30L/S。在设计和建设过程中,T3A航站楼设置了电气火灾监控系统。

3.1 规范支撑

《火灾自动报警系统设计规范(GB50116-2013)》(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”。《民用建筑电气设计规范(JGJ16-2008)》(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配电线路,宜设置防火剩余电流动作报警系统”。《建筑设计防火规范(GB50016-2014)》(以下简称建规)第10.2.7条规定:“室外消防用水量大于25L/S的其他公共建筑...宜设置电气火灾监控系统”。《交通建筑电气设计规范(JGJ243-2011)》(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”。

重庆江北国际机场T3A航站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30L/S,因此,均满足民规和建规宜设置的要求。同时,也满足交规中应设置的要求。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T3A航站楼按规范应该设置电气火灾监控系统。

3.2 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火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500mA时,宜在下一级配电柜”。

可见,根据线路容量,一般设置在配电系统首端或配电系统第二级开关进线处。重庆江北国际机场T3A航站楼建筑规模大,用电负荷重,因此,监测点主要设置的第二级开关进线处,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。

3.3 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”。这一条规范明确表明,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。重庆江北国际机场T3A航站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,进行了监测。

3.4探测器的选择

重庆江北国际机场T3A航站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。


图2 探测器

3.5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500mA”。火规第9.2.1条规定:“探测器报警值宜为300mA-500mA”。《低压配电设计规范(GB 50054-2011)》(以下简称低规)第6.4.3节规定:“...其动作电流不应大于300mA...”。《电气火灾监控系统(GB14287.2-2005)》(以下简称电控)第4.2.2条规定:“探测器的报警值不应小于20mA,不应大于1000mA...”。《民用建筑电气设计手册》(以下简称民设)第10.2.3节:“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1/10001/3000选取...通常分支路漏电报警动作电流可取1000 mA”。

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10mm的聚氯乙烯绝缘线,其每公里的泄漏电流可以达到56mA;额定功率为18.5kW的电机,启动时泄漏电流为3.03mA;一台组合式计算机的泄漏电流为15mA。电线、电动机、家用电器泄露电流如表1、表2、表3所示[7]。因此,阈值的设定,理论上应该剔除自然泄漏电流的影响。但是,每个监测点下面监测回路数量不同,每个回路长短不一,而且每个回路下面的用电设备也是千差万别,这给阈值的设定带来非常大的困扰。但因低规中关于报警值的描述用了应字,属于需严格执行,并且该规范为国家标准,因此报警数值一般设计给定值均为300mA。

重庆江北国际机场电气火灾监控系统漏电报警阈值设计初始值为300mA,实际运行过程中,在200 mA 到500 mA范围内,根据线路和用电设备的实际情况,做了一定调整;温度探测器设定在90℃;过流探测器按主开关额定电流1.25倍进行设定。

表1 220/380V单相及三相线路埋地、沿墙敷设穿管电线每公里泄漏电流(mA/km)

绝缘材质

截面   mm2

4

6

10

16

25

35

50

70

95

聚氯乙烯

52

52

56

62

70

70

79

89

99

橡皮

27

32

39

40

45

49

49

55

55

聚乙烯

17

20

25

26

29

33

33

33

33

 表2 电动机泄露电流(mA)

运行方式

额定功率(kW)

1.5

2.2

5.5

7.5

11

15

18.5

22

30

正常运行

0.15

0.18

0.29

0.38

0.50

0.57

0.65

0.72

0.87

电动机启动

0.58

0.79

1.57

2.05

2.39

2.63

3.03

3.48

4.58

表3 荧光灯、家用电器、计算机及住宅配电回路泄露电流(mA)

设备名称

形式

泄露电流(mA)

荧光灯

安装在金属构件上

0.1

安装在木质或混凝土构件上

0.02

家用电器

手握式I级设备

≤0.75

固定式I级设备

≤3.5

II级设备

≤0.25

I级电热设备

≤0.75~5

计算机

移动式

1.0

固定式

3.5

组合式

15.0

住宅配电回路

一般为2~8

3.5 应用情况

重庆江北国际机场T3A航站楼电气火灾监控系统,监控主机设在航站楼一楼消防控制室,如图3所示。并在四个指廊、主楼等区域设有区域分机,各分机按手拉手的方式,分别连接末端的监控探测器。整个系统监控配电箱约2100个,探测器约12600个。系统投用初期,部分回路出现频繁报警情况,这一点和某地铁电气火灾监控系统应用情况类似[8]。经过反复排查,频繁报警原因主要有以下几个方面:1、设计方面。部分容量较大的回路监测点设置在了二级配电箱进线处,由于下端供电线路较长,三级配电箱及分箱较多,末端用电设备多,线路和设备的自然漏电值经过多次累加后超过报警阈值(如某照明总箱容量为165KW,出线分箱多达12个)。2、施工方面。照明回路的N线和PE线接反,施工放线时线路在接线盒处有磨损。所以,应特别注意末端电线放线和接线的规范性。3、运行方面。配电箱内探测器灰尘较大,造成误报警。因此,运行部门应该定期做好维保工作。


图3 监控设备

4  经验及建议

4.1 设计方面

现有设计规范低,监测点一般设置在第一级配电柜(箱)的出线端或第二级配电箱的进线端。这样设计具有监测范围大,监测点位相对集中,系统架构相对简单等特点。但针对大型机场航站楼负荷而言,带来的困难也显而易见。

首先,大型机场航站楼用电负荷大,负荷种类多,即使是二级配电箱下端带几个甚至十几个分箱也是常有的事情。如果将检测点设置在第一级配电柜(箱)的出线端或第二级配电箱的进线端,过长的线路,过多的负荷,线路和设备正常泄漏电流会逐级不断累加,汇聚到监测点时造成累加值大于监测设定阈值的情况,将会给频繁报警带来非常大的隐患。

其次,这种设置的还存在一个隐患,就是漏电报警后核查原因非常困难。因为一旦发生漏电报警,理论上需要核查监测点下端所有供电线路及用电设备。由于监测点设置在第二级配电箱甚至第一级配电箱柜进线处,监测点下方从一级配电到二级配电、三级配电甚至分箱,线路非常长、负荷非常多。对大型机场航站楼而言,航班密集排布。航站楼正常运行过程中,涉及运行的用电负荷,断电操作受到严格限制,部分弱电负荷甚至全天二十四小时运行。如此大规模核查本身就困难重重,加之停电操作受到限制,因此报警核查实际操作起来困难可想而知。

因此,针对大型机场航站楼而言,可以考虑将检测点设置在第三级配电箱进线处,一方面可以有效剔除自然泄漏电流的累加效应,降低误报率,提高报警的准确性。另一方面监测点下端回路少,一旦报警,核查起来范围小、重点突出、操作性强。另外,考虑到末端线路一般而言为小规格的电线,不管是施工还是运行过程中,损坏的概率较大,而第三级配电箱上端各级配电系统之间的线路,大多为规格较大的电缆,有的还是铠装电缆,损坏的概率较小。而且,从电气火灾发生的部位来看,负荷侧发生火灾的概率远大于电源侧 [9]

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一下,有所侧重。

4.2 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。针对大型机场航站楼而言,消防工程、安装工程通常会分别单独招标。因此,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,项目管理方在前期,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,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。从现有的经验来看,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,对于大型机场航站楼而言,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。

施工后期预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调试时间。

4.3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可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,而且各用电负荷也在不断变化过程中。因此,理论上自然泄漏电流在不断变化中。因此,为了更准确监测和判断,报警阈值应该也随负荷电流的不断变化,做出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了阈值后,随即又恢复了正常值。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。大型机场航站楼面积较大,监测点位多,频繁由于波动报警,给运行也带来极大的困扰。为了避免这种现像,可考虑对报警信息加一定延时判断,同时引入温度、过流等信息,进行综合判断后发出报警信息。

结束语

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,最大限度的机场安全运行。


参考文献:

[1]《全国民用运输机场布局规划》

[2]《火灾自动报警系统设计规范(GB 50116-2013)》

[3]《民用建筑电气设计规范(JGJ 16-2008)》

[4]《建筑设计防火规范(GB50016-2014)》

[5]《交通建筑电气设计规范(JGJ 243-2011)》

[6]《低压配电设计规范(GB 50054-2011)》

[7]戴瑜兴主编.民用建筑电气设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社.2007.3.

[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.

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

作者简介

宋胜利,重庆机场集团扩建指挥部高级工程师,机电工程专业一级建造师,主要研究方向为机械工程、电气工程。

扫描二维码推送至手机访问。

版权声明:本文如需转载请注明出处。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 xp@gdliontech.cn举报,一经查实,本站将立刻删除。

本文链接:https://gdliontech.cn/blog/post/546.html

分享给朋友:

相关文章

电气火灾监控系统调试

电气火灾监控系统调试

电气火灾监控系统调试 电气火灾监控系统调试主要内容包括:系统通电后的运行状态测试;系统中所有监控节点的参数设置;系统电气火灾监控主机界面显示各监控节点的地址代码设定;系统电气火灾监控主机和现场电气火灾监控器的操作密码设定等。 单体调试 仪表单机通电前,首先不接监测点,使机器空载运行,确定控…

WEFP电气火灾监控系统

WEFP电气火灾监控系统

WEFP电气火灾监控系统 WEFPT 独立式监控探测器 监控回路电流参考值: 100A, 250A, 400A, 630A Z : 独立式电气火灾监控探测器 ( 具备检测、 报警显示及通讯功能 ) 可选基本监测内容: 泄漏电流监测 (R) 泄漏电流监测 + 内置温度监测 ( 出线端温度…

WEFP 电气火灾监控系统固有漏电值参考

WEFP 电气火灾监控系统固有漏电值参考

WEFP 电气火灾监控系统固有漏电值参考 配电系统及用电设备的正常泄漏电流以实测为准, 设计时可参照表一、 表二、 表三估算。…

2016年获得新3C证书的电气火灾监控产品制造商名单

2016年获得新3C证书的59家电气火灾监控产品制造商名单,产品信息 认证编号 有效开始日期 有效截止日期 准入状态  产品类别 :火灾探测报警产品        产品名称 : 电气火灾监控设备       …

关于“温度在线监测”技术在电气火灾预防方面的应用

关于“温度在线监测”技术在电气火灾预防方面的应用 【 摘 要】本文结合某大型商业大厦配电系统温度在线监测装置的实际应用,对电气设备温度在线监测技术进行了介绍,并重点介绍了射频温度监测技术在电气火灾预防方面的应用。 【 关键词】温度在线监测;电气设备;火灾预防;应用技术 随着我国人民生活…

民用建筑电气火灾简述及电气用房自动灭火系统设计_(完整版)

民用建筑电气火灾简述及电气用房自动灭火系统设计_(完整版)

摘要:介绍了民用建筑电气火灾的起因和特点,结合新版《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)讨论了开闭所、变电房和配电房,柴油发电机房,消防及安防控制中心,设备机房的控制室,各类弱电机房,强弱电竖井等民用建筑电气用房的自动灭火系统设计。    关键词:电…

电气火灾监控系统与配电系统的设计界线

电气火灾监控系统与配电系统的设计界线配电系统最根本的功能是保证供电系统的正常运行,涉及的主要参数:各级短路器的配合(例如:保证末端短路时不越级跳闸)电压、电流、频率…运行参量的监视与记录。电气火灾监控系统是叠加在配电系统之上,注重于可能引发电气火灾因素的监测,预警及控制。在突变性故障可能引发的电气火…

智慧用电系统为电气火灾提供解决方案

智慧用电系统为电气火灾提供解决方案

智慧用电系统为电气火灾提供解决方案 根据公安部消防局公布数据统计,2015年全年有10.2万起火灾是由于违反电气安装使用规定引发的,较大火灾中有56.7%是由于电气原因引发。电气火灾占全部起火原因的一半以上,解决电气火灾问题刻不容缓。 解决电气火灾问题,提前监控预警是关键,智慧用电安全系统是…

潍坊市政府召开视频会议部署电气火灾综合治理和夏季消防检查工作推广安装电气火灾监控系统

潍坊市政府召开视频会议部署电气火灾综合治理和夏季消防检查工作推广安装电气火灾监控系统

潍坊市政府召开视频会议部署电气火灾综合治理和夏季消防检查工作推广安装电气火灾监控系统 5月3日上午,国务院安委会电气火灾综合治理工作视频会议之后,潍坊市政府召开视频会议,部署电气火灾综合治理和夏季消防检查工作。市政府副市长、市公安局党委书记、局长吴磊出席会议并讲话。市政府办公室副主任徐凤徽,市…

旧馆镇电气火灾专项整治工作会议召开

旧馆镇电气火灾专项整治工作会议召开

旧馆镇电气火灾专项整治工作会议召开 近日,旧馆镇安监中心联合镇派出所召开“电气火灾专项整治工作会议”,参加此次会议的包括网吧、KTV、旅馆、浴室等26家公众聚集场所。 会议主要议题是贯彻《湖州市电气火灾防范专项整治工作方案》和《湖州市南浔区人民政府办公室关于印发南浔区智慧用电安全隐患监管服务…

关于印发《恩施州电气火灾综合治理工作方案》的通知

关于印发《恩施州电气火灾综合治理工作方案》的通知

关于印发《恩施州电气火灾综合治理工作方案》的通知 州安全生产委员会关于印发《恩施州电气火灾综合治理工作方案》的通知 各县市人民政府,州安委会有关成员单位: 经州人民政府同意,现将《恩施州电气火灾综合治理工作方案》印发给你们,请结合实际抓好落实。 附件:《恩施州电气火灾综合治理工作方案》…

关于印发《成都市建设工程领域电气火灾综合治理工作实施方案》的通知

关于印发《成都市建设工程领域电气火灾综合治理工作实施方案》的通知

关于印发《成都市建设工程领域电气火灾综合治理工作实施方案》的通知 成都市城乡建设委员会关于印发《成都市建设工程领域电气火灾综合治理工作实施方案》的通知 成建委〔2017〕412号 成都高新区、成都天府新区、各区(市)县建设主管部门,各有关单位: 现将《成都市建设工程领域电气火灾综合治理工…

老旧建筑发生火灾注意事项

消防提示:老旧建筑发生火灾注意事项 随着城市的快速发展,老旧建筑的规划已跟不上时代变化的节奏,建筑内消防配套设施存在年久失修的情况,导致其火灾隐患增多,一旦发生火灾,有可能第一时间无法扼制火势,那么生活在老旧建筑的居民该怎么办呢?重庆渝中消防提示大家注意以下事项: 1、如果发生火灾,在隐患较…

城市地下综合管廊建设电气火灾监控之常见的电气火灾

城市地下综合管廊建设电气火灾监控之常见的电气火灾

城市地下综合管廊建设电气火灾监控之常见的电气火灾 综合管廊的电气仓或者综合仓或部署大量的电缆,电缆漏电、破损、短路、发热量大等都有可能发生电气火灾,在综合管廊的监控与报警系统中也有电气火灾监控模块(这部分实际属于消防系统,和前面介绍的火灾报警和防火门监控都可以理解为消防系统和监控与报警系统的联…

部消防局到浙江开展消防工作督导提出要不断深化高层建筑、电气火灾综合治理

部消防局到浙江开展消防工作督导提出要不断深化高层建筑、电气火灾综合治理

部消防局到浙江开展消防工作督导提出要不断深化高层建筑、电气火灾综合治理 10月12日至18日,部消防局詹寿旺副政委率工作组深入浙江,开展消防工作督导,浙江省消防总队军政主官和部分党委常委陪同检查。 深入各地指导工作 詹寿旺副政委率队先后深入杭州、宁波、温州、台州、舟山等地,采取查阅台账、座…