为提高地铁运营的安全,确保地铁在火灾发生时能实现自防自救,在地铁车站设置了较为完善的火灾自动报警系统。然而,在火灾发生后,实施正确的消防联动是非常重要的环节,在确定火情后,如何通过FAS实现联动切除非消防电源(以下简称切非)又经常使设计者和调试人员感到困扰,如何通过理解消防联动的切非需求和原理,制定合理的联动切非方案尤为重要。
在火情确认后,由火灾自动报警系统通过控制模块对动照箱或低压柜内需要切非的回路发出联动切非命令。
一般在动照箱或低压柜内需要切非回路中,选用带分励线圈的断路器来进行消防联动切非。分励脱扣器是一种远距离操纵分闸的附件,为短时工作制,线圈通电时间一般不能超过1S,否则线会被烧毁。塑壳断路器为防止线圈烧毁,在分励脱扣线圈串联一个微动开关,当分励脱扣器通过衔铁吸合,微动开关从常闭状态转换成常开,由于分励脱扣器电源的控制线路被切断,即使人为地按住按钮,分励线圈始终不再通电就避免了线圈烧损情况的产生。当断路器再扣合闸后,微动开关重新处于常闭位置。FAS切非原理及过程如下图所示:
图中:QF1为分励脱扣线圈,右侧QF1为其触点。当设备正常运行时,动照箱或低压柜内的断路器闭合, 微动开关QF1’处于常闭状态;当发生火灾且火情确认后,由FAS联动控制模块输出切非命令,FAS中间继电器线圈得电,常开触点闭合,动照箱或低压柜内1KA线圈得电,1KA的触点吸合,QF1分励脱扣线圈得电,微动开关QF1’从常闭状态转换成常开,断路器断开,由105和107端子反馈FAS切非信号。
在设计时需要设计者应注意两点:
第一、一般消防输出控制模块的联动电源在24V左右,不能直接控制220V的联动设备,必须为受控设备增设中间继电器。而且双方触点形式为常开接点,所有DI/DO信号均可构成独立回路,无公共接线端,保证FAS设备正常运行。
第二、FAS反馈信号来自分励脱扣器断开信号,不应取断路器断开信号,因为当受控设备故障维修时,断路器断开信号同样会反馈到FAS中。
在FAS发出联动控制命令的时候,通常有两种形式:一种是电平输出信号,即:输出命令信息由火灾自动报警系统保持;另一种是脉冲输出信号,即:火灾自动报警系统发出的命令是具有一定宽度的脉冲信号。这两种输出命令,需要设计者和调试人员选择合适的输出信号来保证FAS系统的可靠性。
第一种方式:在联动切非过程中,由火灾自动报警系统控制模块发出DC24V持续电平信号进行切非,信号始终处于保持控制状态。这种方式带来的缺点是长时间的电平输出扩大了系统的带电范围,增加了故障的可能性。而且在北京地铁四号线项目中出现了脱扣器较紧,脱扣器分励不下来线圈长期带220V电压过热,烧毁分励线圈烧毁继电器触点,造成了设备的损害。
第二种方式:在联动切非过程中,由火灾自动报警系统控制模块采用带有一定宽度的脉冲信号进行输出。这种方式的优点是脉冲信号发出后脱扣不下来时不会烧分励脱扣器,保证了设备的安全性。但是由于脉冲信号的瞬时性,在查找故障的时候不容易监视到模块控制的输出24V电压。
综上所述,为了保证设备的安全可靠性,建议设计者和调试编程人员在联动控制输出命令选择脉冲信号。
根据火灾涉及区域,按供电配电范围,消防控制设备应在配电室或变电所切除相关区域非消防电源,接通应急照明灯和疏散标志灯电源,监视工作状态。按照切非位置即400V低压配电柜、照明配电室、环控电控室及现场就地配电箱,详细阐述如何制定联动切非方案。
动力照明及低压配电按其不同用途及重要性分为三级:一级负荷有两路来自变电所不同低压母线的电源供电,一用一备在末端配电箱处自动切换。二级负荷由来自变电所的一段低压母线的电源供电,当该段的低压母线失电时由低压母联断路器切换保证供电。三级负荷由一路电源供电,当供电系统一路电源失电时,自动切除该负荷。
1)400V低压配电柜切非方案:
a. 对于一级负荷、二级负荷根据设备用途按照防火分区在400V低压配电柜分支路进行切非。
由于一级负荷、二级负荷所带设备有许多是消防专用设备(如消防泵、专用排烟风机等),还有许多是兼用设备(如车站主送/排风机、疏散扶梯、主排水泵、废水泵等),这些设备火灾时都要执行消防救灾任务,火灾时不能切除电源。因此,对于一级负荷、二级负荷在400V低压配电柜分支路切除非消防电源较为合理。
以下需设计者注意的是在一级负荷、二级负荷中不切非的回路和切非点的位置。
b.对于三级负荷,火灾时在三级负荷总开关切除较为适宜。
首先根据负荷重要性分析:三级负荷回路中所带设备为车站设备中非重要负荷,主要有:冷水系统中的设备、广告照明、商业用电、维修用电等。在非火灾情况下,当车站双路电源中一路出现故障的情况下,允许设备断电。因此在火灾紧急情况下,应以人为本,立即疏散火灾相关区域人员,不要兼顾考虑商业利益和工作需要等因素,采取最简单快捷的切非措施,完全没有必要按照防火分区分支路切除。
其次出于安全性考虑,当火灾发生时,车站及区间的空间狭小,救火时防火分区以外产生的水和带电的设备及易发生事故。因此在火灾紧急情况下,应将与消防无关的三类负荷在总开关切除,以减少火灾时的安全隐患。
2)照明配电室切非方案
照明配电室负责站厅、站台、出入口、人行通道、风道及设备管理用房的照明配电及控制,同时也负责区间照明和动力维修的配电及控制。
照明配电室内一般设有动力箱和照明箱。其中,动力箱内需切非的为电伴热,包括风道电伴热、疏散通道电伴热及出入口电伴热等,而且任一防火分区着火均应切除。节电照明和工作照明等照明箱按照防火分区切除。
需要设计者注意的是照明配电箱内分支路可按防火分区适度整合设置总接触器或者总分总分励脱扣器,便于消防切非且不会造成切非范围过大引起恐慌。
3)环控电控室切非方案
环控电控室为暖通空调设备的集中配电控制房间,设在通风空调设备的负荷中心附近,负责通风空调设备的配电及控制。其中许多是火灾兼用排烟设备,需切非的回路有:人防加压风机及环控电控柜三级负荷。
需设计者注意的是由环控电控柜配电的阀门箱一般分为电阀门箱和水阀门箱。电阀门箱为火灾兼用的电动风量调节阀配电箱;水阀门箱为冷却泵、塔内阀门配电箱。
4)现场就地配电箱切非方案
需要注意的是出入口自动扶梯配电箱的切非,此配电箱一般兼用出入口潜水泵配电,在火灾切非时切除出入口扶梯的回路,潜水泵回路不能切除,潜水泵除排除雨水外还兼用消防排水用。
5)建议车站综合控制室电源火灾时不切除
地铁车站综合控制室兼用消防控制室是车站发生火灾时的救灾指挥中心,各系统的救灾模式指令均从这里发出,消防员通过广播和CCTV等设备组织救灾工作。虽然系统配有UPS电源,但火灾时如将市电切除,所有系统均靠UPS供电,此时UPS电源用电容量集中,各系统对它的依赖性很大,一旦UPS电源或电池故障,将影响救灾工作。因此,建议车站综合控制室电源火灾时不切除。
通过以上切非方案简单优化,400V及动力照明系统与FAS系统接口清晰,使双方系统均通过优化更趋于合理。对FAS系统来说,通过优化,减少了模块(箱)的数量,降低了系统的复杂程度,同时提高了系统的可靠性; 400V及动力照明系统通过优化,减少了元器件数量,降低系统设备的成本;对于运营来说,方便运营及后期维护。
合理的消防联动方案应根据联动对象的功能,在灭火和疏散过程中所起的作用确定,做到既满足规范的要求,又最大限度的发挥火灾报警系统在防火灭火中的作用,同时又要不致因为它的动作引起火灾扩大或其它不良影响。即不能随意扩大,也不能随意缩小,真正达到自防自救的目的。
(编自《电气技术》,原文标题为“地铁消防联动切非方案刍议”,作者为何晶。)