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安装调试

铁路车站电气火灾监控系统设计

发布时间:2015-7-10 16:20:57  作者:

  铁路车站电气火灾监控系统设计

  摘要:大型铁路车站用电设备数量多,电气线缆布置集中,散热条件较差,存在电气火灾隐患。基于cAN总线的电气火灾监控系统通过检测元件对电气火灾隐患进行检测,将检测数据输入监控设备主机,利用监控软件对检测到的数据进行处理、分析,结果以图形曲线和画面形式进行显示,并配以声光报警,能够实现对电气火灾的提前预报和预防。

  关键词:铁路车站;电气设备;电气火灾;监控系统;CAN总线;剩余电流

  1概述

  大型车站的用电设备主要有空调系统的冷却水泵、冷冻水泵和空调机组,供水系统的生活水泵、消火栓泵和喷淋水泵,送排风系统的送风机和排风排烟机,候车大厅、广场和站台的照明灯具,售票网络的终端计算机,铁路调度信号系统,电子监视系统的主机和探头等。这些设备用电点多,用电量大,供电距离较长,供电线路极易发生漏电而引发火灾;并且大型车站的供配电线路一般均采用在吊项层内沿电缆桥架集中无间隙布置,电缆的散热条件差,增加了供配电线路的火灾隐患。火车站作为铁路交通的唯一通道,人流集中。特别是大中型火车站,客流量大且旅客滞留时间长,候车室、售票厅和疏散通道人员密集,人员及环境的安全性一直是有关部门及全社会关注的问题。大型车站的候车厅、售票厅及办公场所一旦发生电气火灾就会引起旅客恐慌,导致更大的人员伤亡及财产损失,还会对铁路运行造成严重影响。铁路交通作为人们出行的主要方式,在构建和谐社会、人文社会的今天,要做到零事故,就必须对电气火灾的隐患进行实时在线监控…,将火灾事故消灭在萌芽状态。随着电气火灾监控技术的发展和监控系统的日益完善,大型铁路车站作为大型的公共建筑,已经具备设置电气火灾监控系统的条件,可以通过对漏电电流和电缆温度进行监测,在发生故障前发出报警信号,准确报告故障线路地址,监控故障点的变化,做到防患于未然。

  2电气火灾的原因分析

  2.1电气缆线或电气设备的过载电气缆线或电气设备的过载将导致电气缆线或电气设备的异常高温。当温度超过允许温度时,就会加速绝缘材料的老化及燃烧。过热还会由以下故障引起:

  (1)电气线路或电气设备的线圈发生短路:

  (2)电气线路或电气设备的长时间过载,即长时间过电流:

  (3)导体连接部分接触不良,接触电阻过大:

  (4)电源电压的波动(过高或过低),引起用电设备过载:

  (5)电气设备的频繁启动。

  2.2线路漏电

  线路漏电多数是由于电气缆线或电气设备的绝缘受到损坏而产生的。漏电产生的电流和电压会引起接地故障,如相线对地、相线对与接地极可靠焊接的配电和用电设备的金属外壳、相线对PE线之间、相线与其他金属构架的短路。在发生接地短路故障时,由于接地电流的存在,放电点对地和放电点对装置外的可导电部分间存在故障电压,接地故障因回路阻抗大,常以电弧性短路形式出现(即接地故障电弧),电弧限制了短路电流,使过电流保护装置不动作而不能切断电路,它的异常高温很容易引起电气火灾事故,该电压还会对施工人员产生人身危害。

  3电气火灾检测元件

  3.1电动机过载监控探测器电动机长期过载,会引起电流过大,电缆发热导致火灾。通过电动机过载监控探测器可及时发现过载问题。采用JRD22型电动机综合保护器,可以对电动机过载、过流、断/缺相及三相不平衡等故障进行保护。对电流的检测采用非晶合金做铁芯的电流互感器,可工作在100℃,导磁率高,低损耗,低漂移,一致性好,可工作于0~630A的主电路中。核心单元采用集成电路芯片,性能稳定,具有优异的电磁兼容性,在严重电磁干扰环境中也能正常工作。JRD22型电动机综合保护器对检测信号经高精度运算放大器处理,输出4~20mA电流信号。保护器还内置高灵敏度、高分断能力继电器,输出常开、常闭开关量接点,可以直接用于电动机的过载保护控制电路。电动机综合保护器用字母F表示。

  3.2剩余电流传感器

  剩余电流的监测采用YR型剩余电流传感器,用字母R表示。它是一种采用铂镆合金本体构成的高导磁制作的传感器。其工作原理是通过监测主回路的零序电流并在传感器的二次侧感应出电流信号。可用于40~1OOOA的主电路中进行剩余电流的高精度采样,剩余电流的测量范围在20~1000mA。工作于三相供配电系统中的剩余电流采样时,A、B、C、N四线均同时穿过传感器:

  用于单相供配电系统中的剩余电流采样时,L、N两线均同时穿过传感器,严禁PE线穿过传感器。信号的输出方式为二线模拟量信号,输出线采用RVS2×1.5mm与智能模块相连。

  3.3缆温传感器

  缆线温度的测量采用TL型缆温传感器,用字母T表示。它是一种采用铂电阻及高导热合金制作的传感器,用于电缆温度等超温故障测量。传感器温度测试范围:一20~25O℃,信号的输出方式为二线模拟量信号,输出线采用RVS2×1.5mm与智能模块相连。安装时将缆温传感器直接压接在电缆的绝缘材料外表处,取样为绝缘材料的温度,检测线路的长期过电流温升,每路只需装一个缆温传感器。

  4供配电线路电气火灾监控系统

  4.1电气火灾监控模块

  电气火灾监控模块采用EF—ACS—RT8监控模块,模块由电源单元、滤波单元、微处理器单元、通信单元、通入通道切换单元、输出单元、声光报警、显示单元及软件组成。用于现场传感器数据采集、存储、处理、显示、报警及确认。并将信号传到主机,也可就地控制。模块可配出8个通道,可分别配带1~8个缆温传感器和剩余电流传感器,还可读取每个传感器的数据。每个监控模块及每个检测通道均具有唯一的地址编码。当传感器检测信号超过参数的设定值时,监控模块发出声光报警信号,设定值可在模块现场设定。

  4。2电气火灾监控设备

  LFS200型电气火灾监控设备由电源单元、微型计算机单元、通信单元、输入通道切换单元、输出单元、声报警显示单元及软件等组成,用于监控中心数据处理、存储、报警、控制及对外通信。负责接收来自监控模块送来的二进制数字量信号,实时监控检测点的状态,检测值超过设定值时发出声光报警信号和控制信号,指示报警部位及故障单元属性,记录并保存报警信息。该监控设备以图形化界面的方式显示各种信息,基于先进的数据库技术保证数据安全,运行稳定,迅速查询数据。该设备具有强大的自检功能,在监控设备出现任何故障时亦可以声光报警,并将故障信息存入数据库。另外,该设备除具有实时监控功能外,当检测信号超过设定值时,还可输出数字量信号动作于电源或电机主回路。

  4.3电气火灾监控系统

  大型铁路车站供配电线路电气火灾监控系统是一种基于微处理技术的数字化监控网络系统。当被保护线路中的被测参数超过设定值时,系统能发出报警信号,显示出报警点地址。该系统主要包括剩余电流式电气火灾监控系统、测温式电气火灾监控系统和电动机过载监控探测器,用于测量电气缆线的剩余电流、温度和过载。系统分为执行硬件和监控软件两部分,硬件部分主要有EF—ACS/B128型电气火灾监控设备、EF—ACS—RT8监控模块、JRD22型电动机综合保护器、YR型剩余电流传感器、TL型缆温传感器、CAN接口卡、CAN中继器等组成。电气火灾监控主机设备装置可安装在车站的消防值班室,由值班人员实时监控。该系统已广泛应用于民用建筑中的电气火灾监控,如高层住宅、大中型商业建筑及中等以上规模的综合办公楼等的电气火灾监控。该系统将在铁路车站电气火灾监控中应用。电气火灾监控系统采用国际标准的工业级CAN现场总线系统,CAN现场总线有以下特点:(1)传输可靠,实时性高;(2)总线上各个节点的地位平等,不分主从;(3)采用非破坏总线仲裁技术,可多节点同时向总线发送数据,总线利用率高:(4)出错的CAN节点会自动关闭并切断和总线的联系;(5)未发送成功的报文,硬件具有自动发送功能,数据传输可靠性高。数据的传输方式支持查询传输和中断传输,传输长度可达1Okm,设备的监控容量可达2万多个监控节点。

铁路车站电气火灾监控系统示意图_副本.jpg


图1为铁路车站电气火灾监控系统示意图,该系统的配电柜或电动机控制柜内的检测元件通过CAN总线与监控设备主机相连,进行实时监控。每个配电单元设中继器对总线信号进行放大。监控系统共31个剩余电流检测节点、31个缆线测温节点和12个电动机过载监控探测器,由于CAN总线为开放的互联系统,监控系统可根据各铁路车站的实际工程情况增加检测节点,对新出现的故障点进行监控。各个电动机控制柜内的每个主回路出线线缆均设有剩余电流传感器、缆温传感器和电动机过载监控探测器。

空调冷却水泵电控柜电气火灾监控示意图_副本.jpg

图2为空调冷却水泵电控柜电气火灾监控示意图,其他电控柜与空调冷却水泵电控柜大致相同,不再赘述。各个低压配电柜或照明配电箱内的每个主回路出线线缆均设有剩余电流传感器和缆温传感器。

低压配电柜电气火灾监控示意图_副本.jpg

图3为低压配电柜电气火灾监控示意图,照明配电箱与低压配电柜大致相同,亦不再赘述。


  5结束语

  大型车站电气火灾监控系统通过设置剩余电流传感器、缆温传感器和电动机过载监控探测器,对电气线路的剩余电流及线缆温升进行实时监测。电气火灾监控主机设备通过软件对检测到的数据进行处理、分析,利用图形曲线和画面对计算结果进行显示,并配以声光报警,能够实现对电气火灾提前预报、预防。仿真实验证明该系统对电气火灾预报的实时性和可靠性非常高。大型车站作为重要的铁路公共建筑,其电气火灾监控系统的重要性不容忽视。设计时应将电气火灾监控系统与火灾自动报警系统~并考虑,同时建议已经运行的大型车站增设电气火灾监控系统,确保车站的安全。

  参考文献

  【1】李军,王道阔.具有电气火灾监控功能的地铁配电监控系统

  【2】吴桂清,黄璐,戴瑜兴,等.剩余电流火灾报警系统的设计原理及应用

  【3】张文才.漏电火灾报警系统设计

  【4】李天兵,黄铁兵.民用建筑漏电火灾报警系统设州

  【5】费杰,朱琦.基于cAN总线的电气火灾监控系统设计

      【6】长春火车站站房(电气火灾监控)消防设计

      【7】广州地铁车站电气火灾监控系统设置方案

      【8】浅谈地铁车站中的火灾自动报警系统设计的细节

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