福州至長樂機場城際鐵路工程35kV電纜通道圖像型火災探測器應用研究

蒲井崗

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東廣州 510010）

1.研究背景

福州既有線路的35kV電纜通道設置有通風空調、給排水、動力照明等專業(yè)。其中福州地鐵1號線及福州地鐵2號線由于建設年份較早，部分電纜通道設計標準與現(xiàn)行規(guī)范《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》GB 50838-2015存在偏差，消防系統(tǒng)未設置到位。而且，既有電纜通道建設完畢后，由于地處地下潮濕、滲水等復雜環(huán)境，也未進行及時管養(yǎng)維護，已設置的機電設備及管線出現(xiàn)不同程度的腐蝕及損壞。其中，線纜間短路、對地短路、接觸不良和線路過載等原因都有可能導致電纜著火，引起火災。給保障電纜通道的安全、列車運行及運營安全帶了了風險。

既有線路電纜通道存在的火災探測設備銹蝕嚴重、重要設備部位滲水、部分區(qū)域未配套消防報警設備、管廊內線纜凝露情況嚴重等現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 既有線路電纜通道現(xiàn)狀圖

2.研究目的

本研究擬通過在福州至長樂機場城際鐵路工程35kV電纜通道設置圖像型火災探測器，使地鐵運營部門火情可視、提高探測效率、實現(xiàn)地下35kV電纜通道火災自動報警的同同時，避免運營人員頻繁出入該復雜地下電纜通道更換感煙探測器，從而大大降低了地鐵運營人員對該區(qū)域的運營維護成本及工作強度。

3.研究方案

福州至長樂機場城際鐵路工程35kV電纜通道內的可燃物主要是電纜和管線，電纜主要構成是導體、絕緣層和護套3部分，采用較多的是聚氯乙烯電纜，對地短路、接觸不良和線路過載等原因都有可能導致電纜著火[1]。

福州至長樂機場城際鐵路工程35kV電纜通道著火點原因分析：

（1）電纜接觸不良引起火災，電力系統(tǒng)中電纜之間接頭出現(xiàn)松動，局部接觸不良，使電阻增大，發(fā)熱造成火災[2]。

（2）電纜短路引起火災，管廊內電纜由不同芯線組成，各芯線之間存在電位差[2]，地下電纜通道環(huán)境易滋生老鼠等小動物，若芯線絕緣層因動物撕咬破裂、損壞就會導致放電短路，破裂處溫度升高將產生火災。

（3）電力系統(tǒng)線路過載也將導致火災。

3.1 方案一：采用傳統(tǒng)普通點式感煙探測器進行報警

延35kV電纜通道頂布置點式感煙探測器，間距約10m布置一個點式感煙探測器，實現(xiàn)地下35kV電纜通道火災自動報警。

方案優(yōu)缺點分析：

采用點式感煙探測器的優(yōu)點是對煙霧靈敏度高、可精確點位進行報警，但點式感煙探測器常規(guī)防護等級為IP44，管廊內環(huán)境潮濕易損壞，經常誤報，需運營人員頻繁更換感煙探測器，導致了運營維護成本增高。復雜的廊道環(huán)境也加大了運營的工作強度。

長期在潮濕環(huán)境工作的點式感煙探測器銹蝕情況如圖2所示。

圖2 電纜通道內銹蝕點式感煙探測器樣圖

3.2 方案二：采用感溫光纖系統(tǒng)進行報警

在首站車控室單獨為35kV電纜通道設置一套感溫光纖系統(tǒng)。感溫光纖系統(tǒng)與FAS系統(tǒng)通過底層模塊互通火警信息。福州至長樂機場城際鐵路工程35kV電纜通道探測需占用兩個回路，安裝在電纜橋架上方的通道壁上，火災報警按20m為一個報警區(qū)段劃分，實現(xiàn)地下35kV電纜通道火災自動報警。

方案優(yōu)缺點分析：

采用設置一套感溫光纖系統(tǒng)，優(yōu)點是降低了運營的維護成本，便于運營人員維護。但感溫光纖系統(tǒng)無法精確火災報警點位，且感溫光纖系統(tǒng)成本相對較高。福州5號線工程35kV電纜通道內就采用感溫光纖系統(tǒng)進行報警。

福州5號線35kV電纜通道感溫光纖系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

圖3 福州5號線35kV電纜通道感溫光纖系統(tǒng)示意圖

3.3 方案三：采用圖像型感煙火災探測器+點式感煙探測結合的方式進行報警

延35kV電纜通道頂，布置圖像型火災探測器，間距約100m；在圖像型火災探測器視線盲區(qū)布置點式感煙探測器，間距約10m布置一個點式感煙探測器，實現(xiàn)地下35kV電纜通道火災自動報警。

方案優(yōu)缺點分析：

該方案相對于傳統(tǒng)的火災報警系統(tǒng)的最大優(yōu)勢就是可視性，一般情況下，所有的火災報警系統(tǒng)都存在一定的誤報率，當出現(xiàn)火警時，由于傳統(tǒng)的火災報警系統(tǒng)無法看到火災現(xiàn)場的實際情況，也就無法確定是火警還是誤報，而圖像火災報警監(jiān)控系統(tǒng)是在視頻圖像上發(fā)出的報警，消防值班人員可以根據(jù)圖像很方便的確認火警或誤報[3]。同時，該方案探測區(qū)域覆蓋較全面，探測速度快、火災定位準確，且造價及運營維護成本相對較低。

圖像型感煙火災探測器+點式感煙探測結合布置立面示意如圖4所示。

圖4 圖像型感煙火災探測器+點式感煙探測結合布置立面示意

3.3.1 圖像型感煙火災探測器介紹

圖像型感煙火災探測器分兩個部分：

（1）圖像型火災探測器，滿足國標《GB 15631-2008特種火災探測器》。

（2）線型光束感煙火災探測器，滿足國標《GB14003-2005線型光束感煙火災探測器》。

圖像型火災探測器同時滿足這兩個探測器標準，所以圖像型感煙火災探測又稱為復合火災探測器。

在地下電纜通道復雜自然環(huán)境中，圖像感煙火災探測技術不僅具有煙火火災探測的功能，同時也具備視頻監(jiān)控的功能，防護等級IP65，具有防潮、防塵及耐高低溫功能，可滿足電纜通道防火預警的需求。

3.3.2 圖像型感煙火災探測器與車站火災自動報警系統(tǒng)連接方式

（1）圖探通過輸入模塊，采用總線方式與火災報警控制器連接。

（2）圖探通過網絡與NVR網絡錄像機連接，直接進入數(shù)字CCTV監(jiān)控系統(tǒng)，可遠程顯示。

圖像型感煙火災探測器與車站火災自動報警系統(tǒng)接口示意圖如圖5所示。

圖5 圖像型感煙火災探測器與車站火災自動報警系統(tǒng)接口示意圖

3.4 方案比選

3種方案比選如表1所示。

表1 3種方案比選

4.結論

在方案一中，在電纜通道設置傳統(tǒng)點式感煙探測器，雖然滿足了火災自動報警系統(tǒng)的要求，但由于電纜通道復雜的環(huán)境，給運營后期維護帶來了極大的不便；方案二感溫光纖系統(tǒng)雖然降低了運營成本，便于運營人員維護，但感溫光纖系統(tǒng)無法精確火災報警點位；方案三不但滿足了火災自動報警系統(tǒng)的要求，更有火情可視、精準定位、防止誤報、更大范圍、投資成本低、降低運營維護成本及工作強度等多方面好處。因此，通過以上綜合比選，推薦采用方案三圖像型感煙火災探測器+點式感煙探測結合的方式對福州至長樂機場城際鐵路工程35kV電纜通道進行報警，該方案對其地下綜合管廊（電力管廊）的消防報警應用也具有指引作用。