淺談綜合管廊電氣消防系統(tǒng)

李明君

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范及工程設計經(jīng)驗，闡述了綜合管廊常見的火災起因，并對綜合管廊的電氣防火及火災自動報警系統(tǒng)進行了梳理及總結(jié)。

關鍵詞：綜合管廊；電氣防火；供電方式；電纜；應急照明；火災自動報警

0引言

按照國務院辦公廳下發(fā)的《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》（國辦發(fā)[2015]61號）的有關部署，我國將大力推進城市綜合管廊建設，至2020年，建成一批具備國**進水平的地下綜合管廊并投入運營。綜合管廊是未來智慧城市的大動脈，關系到千家萬戶的日常生活，而目前我國的綜合管廊建設才剛起步，對于綜合管廊消防系統(tǒng)的研究處于初級階段，該領域的標準和規(guī)范制定尚待完善。各地已設計或是建設完成的綜合管廊消防滅火系統(tǒng)做法不一，沒有統(tǒng)一的定性標準。本文將分析綜合管廊內(nèi)常見的火災起因，并對如何設計好電氣防火系統(tǒng)及火災自動報警系統(tǒng)進行探討。

1綜合管廊內(nèi)常見火災起因

綜合管廊內(nèi)常見的火災起因有：

（1）電氣火災

（2）維修養(yǎng)護時動用明火造成起火

（3）可燃物質(zhì)如泄漏的燃氣、污水管外溢的沼氣等造成起火。

綜合管廊起火絕大部分是電氣火災引起的，導致電氣火災的原因又可以分為以下幾個方面：

1.1短路

線路發(fā)生短路時，電流將擴大到正常工作電流的幾倍甚至幾十倍，設備連接部分因接觸電阻較大使設備溫度急劇上升，當達到一定的溫度時即會引起燃燒。

1.2接觸電阻過大

接觸電阻是指互相接觸的兩個導體電阻之間不能*全接合，始終存在縫隙，而該縫隙導致兩導體之間電阻變大。 當電阻過大時，通過電流后局部發(fā)熱量會增加，溫度不斷升高后，易發(fā)生火災。

1.3線路過載

負荷過載一般不是起火的直接原因，但是過載會使線路絕緣老化，*后導致短路，引起火災。

1.4電纜漏電

當電纜的絕緣外皮由于外力、高溫、自然老化等原因而絕緣能力下降，會產(chǎn)生漏電電流，引起電纜高溫，還可能形成導線間電弧、電火花等，一旦點燃周圍的可燃物，就會形成火災。

2電氣防火

電氣火災是綜合管廊起火的主要誘因，因此經(jīng)濟合理地設置好電氣系統(tǒng)顯得尤為重要。

2.1消防設備電源與供電方式

根據(jù)綜合管廊負荷運行的安全要求，綜合管廊內(nèi)的配套消防泵、排煙風機、進風閥、排水泵、監(jiān)控設備、疏散照明等為二級負荷，其余為三級負荷。

因需保證供電可靠性，可采用以下兩種方式對消防負荷進行供電：

1. 按負荷的供電分區(qū)情況，在綜合管廊控制中心設分變配電所。 采用雙回路供電，滿足二級負荷的供電要求

2. 在每個配電區(qū)間內(nèi)設置一臺小容量的EPS作為備用電源，市電正常時EPS處于浮充狀態(tài)，當市電供電中斷時轉(zhuǎn)為EPS為消防負荷供電。 EPS電源供電可靠，且能大大節(jié)省投資，但需要按時維護。

2.2消防設備配電與保護要求

綜合管廊的用電設備供電距離長，設備容量較小，負荷分布不均勻，為了提高管溝配電的可靠性，減少壓降，往往需要加大電纜截面。 而隨著整個管溝配電電纜的增多，建設成本就會相應提高。 因此設計時要做到合理劃分供電區(qū)段，合理設置電源位置，既能節(jié)省電纜投資，又能提高管溝配電可靠性。

2.3電纜、導線選型與敷設要求

綜合管廊內(nèi)所有電纜的燃燒性能均為*級，普通電力電纜采用阻燃型電纜（交聯(lián)聚乙稀絕緣電力電纜）；火災時需繼續(xù)工作的綜合管廊配套消防設備應采用耐火電纜或不燃電纜；消防設備的聯(lián)動控制線纜應該采用耐火線纜。

2.4接地保護與安全

為了保障綜合管廊的運行安全，應設置可靠的接地系統(tǒng)。綜合管廊接地網(wǎng)應與各變電所接地系統(tǒng)可靠連接，接地電阻不大于1 Ω。綜合管溝內(nèi)的所有電纜支架均經(jīng)接地線與主接地網(wǎng)相互連接。 另外，在綜合管廊外壁每隔100 m處設置人工接地體預埋連接板，作為后備接地。

2.5應急照明系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)的動力設備（如風機）、投料口、防火分區(qū)防火門處設置出口標志燈。 管廊內(nèi)間距20 m設置疏散指示燈。 距地坪高度不大于1.0 m，采用24 V及以下安全電壓供電。 如采用220 V電壓供電，應敷設燈具外殼接地線，并采取防止觸電的安全措施。 管廊內(nèi)應急照明為長明燈，1/3的照明燈兼做應急照明燈具，由EPS電源供電。綜合管廊內(nèi)疏散照明應急照度不小于5 lx，應急電源持續(xù)供電時間不小于60 min。所有應急照明燈具采取防水防潮措施，防護等級不低于IP54，并應具有防外力沖撞的防護措施。

2.6防火封堵

電纜貫穿隔墻/豎井的孔洞處、電纜引至控制設施處等均設具有足夠機械強度的防火封堵，防火封堵材料（阻火包等）應密實無氣孔，封堵材料厚度不應小于100mm。弱電、控制電纜等低壓電纜及光纜與管廊電力艙內(nèi)其他設施分隔，可采用耐火槽盒或穿管敷設。 耐火槽盒接縫處和兩端應用防火封堵材料或防火包帶密封。

3火災自動報警系統(tǒng)的設置

3.1系統(tǒng)形式與消防控制室設置

綜合管廊內(nèi)不僅需要報警，同時需要聯(lián)動自動消防設備。應采用集中報警系統(tǒng)或控制中心報警系統(tǒng)，并設置消防控制室。

3.2火災報警探測器的設置

綜合管廊應在電力電纜表層設置纜式線型感溫火災探測器，設置線型感溫火災探測器除用于電纜本身火災探測外，更主要的是用于外火進入電纜隧道的探測。 因此，無外部火源進入的管廊應在電纜層上表面設置線型感溫火災探測器；有外部火源進入可能的管廊，在電纜層上表面和隧道頂部均應設置線型感溫火災探測器。

3.3手動報警按鈕的設置

在出入口等處裝設手動報警按鈕，手動報警按鈕裝設間距不大于30 m，用于現(xiàn)場有人發(fā)現(xiàn)火災時向消防控制中心報警。

3.4火災報警器的設置

為及時通知管廊內(nèi)的工作人員在火災時快速撤離，在綜合管廊每個區(qū)段內(nèi)（長約200 m）均布4套聲光報警器。 當探測到火災發(fā)生時，控制中心火災報警控制器和綜合管廊內(nèi)相應分區(qū)的警鈴同時啟動，亦可通過按下手動報警按鈕啟動聲光報警器。

3.5消防電話的設置

綜合管廊內(nèi)設置帶電話插孔的手動報警按鈕，消防控制中心設置消防電話主機及119火災**電話，在管廊現(xiàn)場可手持電話通過現(xiàn)場的電話插孔與消防控制室進行通話。

3.6消防聯(lián)動控制系統(tǒng)

當探測器探測到火災時，向消防控制中心發(fā)出反饋信號。 待火焰熄滅并且溫度降低后，停止自動滅火措施，開啟通風機和進風閥進行換氣。 至于管廊內(nèi)高壓電纜電源如果切斷會造成大范圍的供電中斷，因此切斷與否應視火災情況由供電部門來確定。

3.7電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

管廊內(nèi)的電纜接頭、端子等發(fā)熱部位應設置測溫式電氣火災監(jiān)控探測器，線型感溫火災探測器的探測原理與測溫式電氣火災監(jiān)控探測器的探測原理相似，因此如設置線型感溫火災探測器，可直接接入電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為測溫式電氣火災監(jiān)控探測器。

3.8防火門監(jiān)控系統(tǒng)

干線、支線綜合管廊含電力電纜的艙室均應設置防火門監(jiān)控系統(tǒng)。確認火災后，防火門監(jiān)控器應聯(lián)動關閉常開防火門。

3.9可燃氣體檢測器

可燃氣體檢測器檢測綜合管廊內(nèi)燃氣的泄漏狀況，當天然氣管道艙天然氣濃度超過報警設定值時，應由可燃氣體報警控制器或消防聯(lián)動控制器聯(lián)動開啟天然氣艙事故段分區(qū)及其相鄰分區(qū)的事故通風設備。

4 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

（1）平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

（2）平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

（3）平臺拓撲圖

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（4）平臺子系統(tǒng)

電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

馬達監(jiān)控

馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動控制。

電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

智能照明控制

防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅(qū)動器回路。

廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關閉。

除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

5相關平臺部署硬件選型清單

（1）電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

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6結(jié)語

根據(jù)目前已建成項目的經(jīng)驗，為盡可能減小火災引起的危害和損失，首先應采取必要的工程措施減少失火誘因，控制火勢的延燃；其次要設置火災自動報警系統(tǒng)及相應的滅火系統(tǒng)，這對綜合管廊的安全運營起著至關重要的作用。 本文探討了綜合管廊內(nèi)電氣消防設計方面的相關問題，希期能給相關電氣設計人員提供一些參考.

參考文獻

[1] 城市綜合管廊工程技術規(guī)范：GB 50838—2015[S].

[2] 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范：GB 50116—2013[S].

[3] 建筑設計防火規(guī)范：GB 50016—2014[S].

[4] 安科瑞綜合管廊能效管理系統(tǒng)解決方案.2020.06版.

[5] 陳智超.綜合管廊電氣消防系統(tǒng)初探

作者簡介

李明君，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和應用。