機場候機樓電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的應用

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]

[1] 國家發(fā)展和改革委員會，民航局.關于印發(fā)全國民用運輸機場布局規(guī)劃的通知：發(fā)改基礎〔2017〕290號[A].

[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。