地铁车站电气火灾监控系统设计方案-轨道交通智慧电气火灾监控系统
1 地铁低压配电系统
轨道交通低压负荷主要集中在车站内，车站降压变电所将中压电源降为低压 AC380V 后，供车站内动力、照明设备使用，低压配电系统接地方式采用 TN-S 制。为提高供电可靠性，采用放射式为主、树干式为辅的配电原则。
1）弱电系统、电扶梯、屏蔽门、各类水泵等重要设备一般设置就地电源箱，由变电所放射式配电。
2）各类风机、空调箱等通风空调设备，地下车站两端集中设置环控电控柜，变电所馈出总电源，再由环控电控柜配电至设备。
3）同一类型照明及小动力设备，按区域集中设置照明总箱及一、二、三级负荷小动力箱，一般由变电所放射式配电。同一侧三级负荷小动力箱也可采用树干式配电，以减少变电 所配电回路数。
由于以放射式配电为主，变电所 0.4kV 开关柜出线电缆排布密集，1 座地下车站 0.4kV 开关柜馈出约 90~120 个回路，供电线缆多集中布置在电缆夹层或吊顶等隐蔽空间，工作环境潮湿，检修困难，容易产生安全隐患。因此，对于车站低压配电系统，设置电气火灾监控系统是有必要的，而且放射式的配电方式也便于安全隐患的监测和排查。
2 电气火灾监控系统组成
电气火灾监控系统一般由监控主机、电气火灾监控探测器、专用软件等组成。探测器按工作方式分为独立式和非独立式。独立式探测器具有自主监控及声光报警功能，而非独立式探测器需将探测数据传送至监控主机进行集中处理，自身仅设置报警指示灯。由于独立式探测器*多只能连接 4 路传感器，因此，从经济性和工程实施性考虑，地铁车站应采用监控主机 + 非独立式探测器的组成方式，电气火灾监控主机一般设置在车站控制室内，通过总线的通信方式与现场探测器连 接，并负责数据接收、处理及上传。根据监测对象不同，探测器形式主要采用剩余电流式和测温式。
3 电气火灾监控系统配置
3.1 探测器安装位置
结合地铁供电方案，低压负荷主要从 0.4kV 开关柜以放射式配电且位置分散，电气火灾监控探测器可只安装在变电所 0.4kV 出线侧，也可同时安装在变电所 0.4kV 出线侧和下一级配电箱 / 柜进线侧，两种设置监测范围均可覆盖馈线电缆及末端设备，后者探测器分两级设置，监测范围更加准确。
从简化系统、易于工程实施考虑，建议探测器集中设置在0.4kV 开关柜出线侧；对于树干式配电回路，同时设置在其下级配电箱进线侧；对于下级节点多且长期运行的配电设备（如环控电控柜），有选择性地增加下级监测点。
3.2 探测器功能选择
剩余电流式探测器适用于 TN-S 系统所有带电回路；而测温式探测器所测温度与负荷电流、接触电阻、环境温度等有关，对于持续运行的大负荷回路监测效果较好。
1）根据 GB50054—2011《低压配电设计规范》要求，“剩余电流监测或保护电器的安装位置，应使其全面监视有起火危险的配电线路的绝缘情况”，0.4kV 开关柜各馈出回路均设置剩余电流式探测器。此外，环控柜总进线、冷水机组、自动扶梯、EPS、各弱电系统电源等长期运行回路增加测温功能（仅出侧），对此，可采用同时具有监测剩余电流与测温功能的组合式探测器。
考虑到一级负荷 0.4kV 开关柜主、备用回路是固定的，且末端 ATS 双电源切换具备自投自复功能，其备用回路通常是没有电流的，因此，一级负荷备用回路可不设测温式探测器。
2） 环控电控柜负责地下车站环控设备的集中配电与控制，与 0.4kV 开关柜类似，对各风机馈线回路安装剩余电流式探测器，对于长期运行设备（如大系统空调箱、排热风机、冷水机组配套水泵等）同时设置测温功能。但消防专用风机回路，其控制接触器平时是断开的，回路不带电，没有必要再设置探测器。
3）采用树干式配电的三级负荷小动力箱等设备（若有）进线侧设置剩余电流式探测器。
3.3 通信接口
电气火灾监控系统的信息传输，一方面是系统内部探测 器信号处理单元与监控主机之间的通信，一方面指系统故障信息和报警信息的上传。
目前，探测器主要采用总线方式与监控主机通信，通常采用屏蔽双绞线作为传输介质，传输距离在 1.2km 以上。此外，深圳、昆明等部分地铁线路还应用了局部无线传输方案，即在0.4kV 开关柜室等保护区域内设置“数据集中器”，通过无线方式汇总开关柜内各探测器数据后再通过总线上传，该方案省去了开关柜与外部接线，后期维护管理方便。
对于系统故障信息和报警信息的上传，相关规范对监控主机通信接口的形式未作规定，只要求“电气火灾监控器的报警信息和故障信息应在消防控制室图形显示装置或起集中控制功能的火灾报警器上显示”，因此，*直接的做法，是将监控主机报警信息和故障信息通过继电器干接点输出上传至 FAS系统。由于该接口是单向的，系统参数设置及具体事件查询只能在监控主机上操作。
另外，新建地铁线路基本都设置综合监控系统，用于实现对全线机电设备的全面监控和系统间联动信息的交换，电气火灾监控系统也可与综合监控系统直接通信，除了报警信息在综合监控工作站上显示外，还可接收综合监控系统车站级和中央级的监控、管理。
3.4 系统组网方式
1）方案一：监控主机 + 多回路探测器 + 传感器（见图 1）
开关柜内采用多回路探测器，即可连接多个剩余电流传感器或测温传感器，实现多回路监测（监测范围不应超出单个配电柜），以减少柜内设备安装数量。多回路探测器与现场传感器之间采用模拟信号分回路连接，柜内布线有所增加。
2）方案二：监控主机 + 现场分机 + 一体式单回路探测器（见图 2）
为减少柜内布线，采用集剩余电流 / 温度探测与数据处理功能于一体的单回路探测器，相互之间通过总线连接。考虑到车站电气火灾监控探测器主要集中在 0.4kV 开关柜和环控电控柜内，在以上保护区域设置现场分机（具备监控主机基本功能，但监控容量较小），对所连接探测器的数据进行现场处理后再上传至监控主机，同时，为探测器集中提供电源（电源线与信号线共用总线）。当监控主机或通信总线故障时，现场分机仍具备一定区域内的监控报警功能。若监控点较少，探测器也可直接与主机通信。
3）方案分析
以上两种方案在地铁项目中均有一定应用，各有优势，方案一结构简单，节省投资，适合监控回路多且以剩余电流监测为主的系统；方案二增加了现场分机，对监测数据采用分布式处理，提高了系统可靠性，便于后期维护管理，更适用于探测器分布集中且探测器形式选择灵活的系统。在工程应用中，设计人员可结合探测器参数及设置选择合理的组网方案或将以上两个方案进行整合优化。
综上所述，电气火灾监控系统作为预防电气火灾而有针 对性设置的实时监测、报警和管理系统，其在地铁低压配电系统中的应用是十分必要的，也与现代城市轨道交通“以防为主”的设计理念相吻合。在工程建设中，合格的产品、合理的方案设计、正确的施工以及后期的维护管理都必不可少。结合设计规范及相关工程经验，针对地铁车站电气火灾监控系统的设计需求，提出了具体设置方案及工程应用建议，包括系统组成、探测器设置、接口管理及报警值等，可供今后的工程设计参考。
