軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)頻發(fā)原因分析及應(yīng)對(duì)措施

劉金霞

（北京京城地鐵有限公司）

0 引言

據(jù)調(diào)查，我國(guó)2012～2023年發(fā)生的眾多火災(zāi)種類(lèi)中，電氣類(lèi)火災(zāi)占據(jù)主要位置，比例高達(dá)百分之五十一。地鐵車(chē)站空間小、人員密度高、乘客流量大，加之用電設(shè)備數(shù)量龐大，多種情況均構(gòu)成引發(fā)電氣火災(zāi)的不穩(wěn)定因素，所以做好提前預(yù)防，防止電氣類(lèi)火災(zāi)的發(fā)生是十分重要的。

根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，地鐵車(chē)站大都安裝了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在電氣火災(zāi)發(fā)生初期，借助對(duì)配電線(xiàn)網(wǎng)中各設(shè)備的運(yùn)行溫度、電流變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，第一時(shí)間對(duì)存在火災(zāi)隱患的位置進(jìn)行判斷或報(bào)警，使檢修人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)部位的電氣隱患排查，以便在火災(zāi)初期便能充分控制住電氣火災(zāi)，以免其繼續(xù)擴(kuò)大造成不良影響。然而目前該系統(tǒng)的應(yīng)用效果欠佳，經(jīng)常發(fā)生誤報(bào)警情況，因此急需對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的誤報(bào)原因進(jìn)行分析，并找出對(duì)應(yīng)的解決辦法。

1 案例分析

某軌道交通車(chē)站的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在其牽引變電所400V開(kāi)關(guān)柜的出線(xiàn)端處安裝有剩余電流式火災(zāi)探測(cè)器。表1是該地鐵站的剩余電流式火災(zāi)探測(cè)器在調(diào)試時(shí)期的所有誤報(bào)警記錄［1］。通過(guò)表中數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)，誤報(bào)警來(lái)源主要分兩種，一是信號(hào)類(lèi)電源等弱電系統(tǒng)回路；二是地鐵站廳照明總箱及三級(jí)負(fù)荷小動(dòng)力箱等，該類(lèi)裝置由于電路末端所接設(shè)備數(shù)量較多，線(xiàn)路較為復(fù)雜，所以故障隱患也較多。

表1 某地鐵車(chē)站剩余電流式火災(zāi)探測(cè)器誤報(bào)警記錄

2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警原因分析

2.1 用電回路固有電流泄漏

根據(jù)軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程相關(guān)技術(shù)規(guī)范，前文表1中的400V開(kāi)關(guān)電氣柜典型用電回路固有漏電值見(jiàn)表2。

表2 400V用電回路固有泄漏電值

為便于計(jì)算，表2中涉及參數(shù)均按照相關(guān)資料建議值的上限進(jìn)行取值。其中，電路導(dǎo)線(xiàn)固有泄漏電流統(tǒng)一取40mA／km，照明設(shè)備取3.7mA／kW，其余通用設(shè)備設(shè)施均設(shè)置為5mA／kW，且同一類(lèi)型用電回路均依照最長(zhǎng)距離進(jìn)行考慮估算。結(jié)果表明，地鐵項(xiàng)目典型用電回路的固有泄漏電流值通常低于500mA［2］。依據(jù)相關(guān)行業(yè)要求，將剩余電流式火災(zāi)探測(cè)器安裝在車(chē)站400 V開(kāi)關(guān)柜出線(xiàn)端是合理的。值得注意的是，末端所接電氣設(shè)備和分支電氣回路中很多監(jiān)控目標(biāo)的固有泄漏電流值偏高。

與表1中的相關(guān)數(shù)據(jù)做對(duì)比后可以發(fā)現(xiàn)，除特殊情況外，地鐵項(xiàng)目中400V開(kāi)關(guān)電氣柜用電回路固有電流泄漏尚不能引起火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警，但會(huì)累加其它因素觸發(fā)推動(dòng)系統(tǒng)誤報(bào)警。所以，當(dāng)監(jiān)控目標(biāo)分支電氣回路較多且末端電纜線(xiàn)路曲折較長(zhǎng)時(shí)，用電回路固有電流泄漏對(duì)系統(tǒng)誤報(bào)警的作用將相對(duì)明顯，必須對(duì)此類(lèi)剩余電流火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)備本身的設(shè)置做出相應(yīng)調(diào)整。

2.2 施工過(guò)程卡控不嚴(yán)

（1）N線(xiàn)（零線(xiàn)）接線(xiàn)錯(cuò)誤。

常見(jiàn)的錯(cuò)誤是N線(xiàn)未穿互感器或者是N線(xiàn)穿反等現(xiàn)象。當(dāng)零線(xiàn)未和三相線(xiàn)共同穿過(guò)互感器時(shí)，電流式探測(cè)器測(cè)得的電流是0序電流；當(dāng)零線(xiàn)穿反時(shí)，電流式探測(cè)器測(cè)的電流是兩倍零序電流。這種種現(xiàn)象均易引發(fā)系統(tǒng)誤報(bào)警。

（2）N線(xiàn)（零線(xiàn)）重復(fù)接地。

在分配電箱中將N線(xiàn)及PE線(xiàn)的母排進(jìn)行跨接，就會(huì)導(dǎo)致“N線(xiàn)”重復(fù)接地，造成一定的N線(xiàn)電流分流至PE線(xiàn)成為雜散電流，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)誤報(bào)警情況的發(fā)生。

（3）末端用電設(shè)備接線(xiàn)不合理。

該類(lèi)現(xiàn)象主要包括末端用電設(shè)備的零線(xiàn)錯(cuò)接或PE線(xiàn)（接地線(xiàn)）與零線(xiàn)混接等多種情況。以單相回路的接地線(xiàn)與零線(xiàn)混接為例進(jìn)行說(shuō)明，一個(gè)回路混接后的剩余I值等于相線(xiàn)電流與接地線(xiàn)電流的矢量和，因此，多個(gè)回路的混接就能導(dǎo)致檢測(cè)I值超出報(bào)警閥值，進(jìn)而造成系統(tǒng)誤報(bào)警［3］。

（4）不當(dāng)施工導(dǎo)致的線(xiàn)纜破損、線(xiàn)路接觸不良。

在電氣線(xiàn)路施工過(guò)程中，要做足充分的準(zhǔn)備工作，且必須嚴(yán)格執(zhí)行施工流程和標(biāo)準(zhǔn)，這樣不僅可以確保工程建設(shè)質(zhì)量，還可以減少后期設(shè)備故障的發(fā)生，為系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行提供有力保障。但是，在實(shí)際建設(shè)中，部分作業(yè)人員缺乏責(zé)任意識(shí)，施工過(guò)程中未能熟練掌握相關(guān)電氣設(shè)備的施工流程、技術(shù)要點(diǎn)，且施工組織沒(méi)有提前制定詳細(xì)步驟計(jì)劃、未落實(shí)層層卡控的質(zhì)量驗(yàn)證體系，這些施工過(guò)程卡控不嚴(yán)的地方多數(shù)會(huì)造成線(xiàn)纜破損，線(xiàn)纜虛接，電氣設(shè)備安裝接線(xiàn)不良等，為后期故障埋下隱患，引發(fā)報(bào)警。

2.3 N極開(kāi)關(guān)設(shè)備選型不合理

表1列出的電流式火災(zāi)探測(cè)器誤報(bào)警數(shù)據(jù)多數(shù)牽涉到弱電系統(tǒng)的配電工作回路，有些未實(shí)施供電的備用回路也接連存在誤報(bào)警。這種種問(wèn)題極大概率是相關(guān)工作回路N極開(kāi)關(guān)設(shè)備選型不合理導(dǎo)致的。

（1）雙電源工作回路選用三極開(kāi)關(guān)。

如圖1所示，當(dāng)電路末端雙電源采用三極開(kāi)關(guān)時(shí)，轉(zhuǎn)換裝置將引發(fā)雜散電流，IN將同時(shí)順著主備回路分成IN1和IN2回變壓器的中性點(diǎn)。這也就解釋了表1中未進(jìn)行供電的備用回路也存在誤報(bào)警的成因。

圖1 雙電源工作回路三極開(kāi)關(guān)

（2）線(xiàn)路末端供電雙電源工作箱中N排被短接。某項(xiàng)目中，仍有末端工作箱內(nèi)兩路電源N排被短接或干脆共用N排的現(xiàn)象，其造成系統(tǒng)誤報(bào)警的原理與雙電源工作回路三極開(kāi)關(guān)相類(lèi)似。

（3）如圖2所示，靜態(tài)轉(zhuǎn)換裝置采用三極開(kāi)關(guān)。弱電控制系統(tǒng)在市電及UPS設(shè)備間安裝的轉(zhuǎn)換裝置倘若為三極，IN也會(huì)分成IN1和IN2，最終造成系統(tǒng)誤報(bào)警。

圖2 靜態(tài)轉(zhuǎn)換裝置采用三極開(kāi)關(guān)

3 誤報(bào)警的治理措施

3.1 用電回路固有電流泄漏的排查措施

（1）使設(shè)備上電運(yùn)行，檢測(cè)供電回路末端的漏電值。倘若在供電回路末端漏電值測(cè)量情況與供電線(xiàn)路首端基本相同，則可以診斷為設(shè)備漏電；倘若在供電回路末端的漏電值檢測(cè)與供電線(xiàn)路首端不同且差值較高，則可以診斷為供電工作回路漏電。當(dāng)供電工作線(xiàn)路發(fā)生漏電時(shí)，應(yīng)檢查線(xiàn)路電纜破損、絕緣皮斷裂、線(xiàn)路虛接的情況，損壞嚴(yán)重時(shí)更換全新線(xiàn)纜。

（2）可以對(duì)供電回路分支較多的工作線(xiàn)路采購(gòu)具備漏電補(bǔ)償功能的火災(zāi)探測(cè)器，并科學(xué)設(shè)置供電工作回路固有漏電限定值，防止產(chǎn)生誤報(bào)警情況。

3.2 施工不當(dāng)造成誤報(bào)警的排查措施

（1）零線(xiàn)沒(méi)穿過(guò)互感器及零線(xiàn)穿反等現(xiàn)象在日常檢查時(shí)十分容易找到，嚴(yán)格把控火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的安裝質(zhì)量，加強(qiáng)檢查監(jiān)督次數(shù)，能夠有效預(yù)防這種誤報(bào)警情況發(fā)生［4］。

（2）當(dāng)切斷報(bào)警工作電路配電箱的所有開(kāi)關(guān)后，報(bào)警信息依舊存在，復(fù)位無(wú)效的情況下，采用鉗形電流表監(jiān)測(cè)目標(biāo)回路N線(xiàn)電流，若發(fā)現(xiàn)有電流存在，則可以考慮檢查N零線(xiàn)是否存在重復(fù)接地的故障。

（3）末端電氣設(shè)備接線(xiàn)工藝不良或操作手法沒(méi)有按規(guī)定執(zhí)行將會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)纜虛接或受損造成接觸不良，此類(lèi)造成的誤報(bào)警在使用中十分常見(jiàn)，并且故障排查起來(lái)難度較大。在排查故障時(shí)，首先將系統(tǒng)各分回路的控制開(kāi)關(guān)依次斷開(kāi)，當(dāng)某個(gè)分回路電源切除后報(bào)警提示立即消除，可以判斷為該分回路負(fù)責(zé)的末端電氣設(shè)備的接線(xiàn)有問(wèn)題或是該分支供電工作回路的線(xiàn)纜破裂。地鐵車(chē)站的400V照明供電電路誤報(bào)警大多是由于這個(gè)原因造成。

（4）另外，為了充分保障用電回路電氣施工質(zhì)量，避免后期使用過(guò)程中故障頻繁或是誤報(bào)警發(fā)生，在施工建設(shè)過(guò)程中，需要提前規(guī)劃，設(shè)計(jì)好相應(yīng)流程，建立質(zhì)量責(zé)任制，層層把關(guān)，從施工各個(gè)環(huán)節(jié)上對(duì)質(zhì)量及進(jìn)度進(jìn)行科學(xué)把控，嚴(yán)格保證每一步質(zhì)量，從源頭上避免線(xiàn)纜破損、線(xiàn)纜虛接及接線(xiàn)不良等造成的誤報(bào)警事件。

3.3 弱電控制系統(tǒng)工作回路誤報(bào)警的排查措施

倘若弱電控制系統(tǒng)供電回路發(fā)生誤報(bào)警，尤其是一個(gè)系統(tǒng)的主用電回路及備用用電回路的剩余電流均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值且測(cè)量值又基本相似時(shí)，那么檢查末端電路雙電源工作箱的N極開(kāi)關(guān)選型是否正確合理，同時(shí)核實(shí)箱內(nèi)工作電源N排布置情況。如果弱電控制系統(tǒng)雙電源工作回路的主用電回路產(chǎn)生電氣火災(zāi)誤報(bào)警，需要檢查三極靜態(tài)轉(zhuǎn)換裝置是否存在故障［5］。如圖3所示，某些弱電系統(tǒng)的不間斷電源中性線(xiàn)接地是借助市電配網(wǎng)的中性線(xiàn)接地來(lái)完成的。為防止斷零操作導(dǎo)致不間斷電源瞬時(shí)電壓過(guò)高燒壞電氣設(shè)備，故靜態(tài)轉(zhuǎn)換裝置優(yōu)先使用三極。針對(duì)信號(hào)電源類(lèi)負(fù)荷，不建議使用剩余電流火災(zāi)探測(cè)器，可以考慮選擇溫度測(cè)量式火災(zāi)探測(cè)器進(jìn)行規(guī)避誤報(bào)警情況發(fā)生。

圖3 不間斷電源接地系統(tǒng)

此外，為進(jìn)一步深入分析地鐵火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警頻發(fā)的根本原因，一方面，應(yīng)加強(qiáng)工作人員的教育和培訓(xùn)工作，需要派出專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員去發(fā)達(dá)國(guó)家的軌道交通行業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，參考其火災(zāi)監(jiān)控及報(bào)警工作模式，并結(jié)合地鐵公司自身的實(shí)際工作特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)優(yōu)化，逐步完善軌道交通行業(yè)火災(zāi)監(jiān)控及報(bào)警處理方式。另一方面，每月組織各方就地鐵公司近期火災(zāi)監(jiān)控及報(bào)警工作中的情況進(jìn)行總結(jié)復(fù)盤(pán)，對(duì)當(dāng)月的誤報(bào)警工作進(jìn)行分析討論，交流心得體會(huì)，分享先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，找出不足，給出解決方案，并對(duì)下一步的工作指明發(fā)展方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，各種問(wèn)題也隨之顯現(xiàn)，尤其是地鐵車(chē)站火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，頻繁發(fā)生誤報(bào)警問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了地鐵的安全運(yùn)行，本文以某地鐵車(chē)站的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)為例，首先分析了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警原因，然后在提出了用電回路固有電流泄漏誤報(bào)警、施工不當(dāng)誤報(bào)警、弱電控制系統(tǒng)工作回路誤報(bào)警等方面的排查措施，降低故障誤報(bào)警頻次的同時(shí)也促進(jìn)了軌道交通行業(yè)的蓬勃發(fā)展。