張振宇

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軌道交通車站電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報診斷探討

張振宇

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100161）

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置可減少電氣火災(zāi)發(fā)生的概率，目前軌道交通低壓配電系統(tǒng)以設(shè)置剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)為主，但是存在尚未運行的部分回路報警的情況，本文就剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)和報警的原理進(jìn)行診斷分析，并提出相關(guān)合理化建議。

剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；泄露電流；電氣火災(zāi)

為減少電氣火災(zāi)發(fā)生的概率，在軌道交通低壓配電系統(tǒng)回路設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。相關(guān)規(guī)范也提出設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，如《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50116—2013）中第9節(jié)的相關(guān)規(guī)定，《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB 50054—2011）中6.4的相關(guān)規(guī)定。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置方式很多，如獨立式、非獨立式、測溫式、剩余電流式等。目前剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在工程中應(yīng)用最多，且誤報率也高，如天津地鐵6號線工程在設(shè)備安裝完畢，進(jìn)行電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試時，出現(xiàn)了變電所0.4kV饋出回路中照明回路、通信、信號等弱電系統(tǒng)回路發(fā)生報警，通過計算正常泄露電流值很小，沒有超過預(yù)先設(shè)定的報警閥值，確定存在誤報。其他軌道軌道項目也發(fā)生過類似的報警情況。本文僅分析剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報的原因。

1 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

電纜線路在施工不規(guī)范或使用時間較長的情況下，會出現(xiàn)絕緣損壞，薄弱點產(chǎn)生接地電弧，接地電弧引起的火災(zāi)屬于電氣火災(zāi)中短路火災(zāi)的一種，其發(fā)生的幾率很高，是導(dǎo)致電氣火災(zāi)最大的隱患。為了減少其發(fā)生，應(yīng)采取措施，及時發(fā)現(xiàn)接地故障，電弧性對地短路起火難以用一般的過電流防護(hù)電器防護(hù)，但是剩余電流檢測其對此類故障具有足夠的靈敏性，且價格便宜，安裝方便，可及時對接地故障做出反應(yīng)，作用于切斷電源或發(fā)出信號。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)工作原理是，利用剩余電流探測器線圈檢測運行線路中1、2、3、的矢量和，并設(shè)定閥值作為報警信號，提醒運營人員對配電線路進(jìn)行巡檢，及時作出處理，原理圖如圖1所示。

圖1 剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

工作原理：

1）正常無故障工況

式中，1、2、3、N分別表示低壓配電系統(tǒng)相線及中性線正常運行的電流矢量值；X為系統(tǒng)電纜正常泄露電流。通常X很小，不會超過預(yù)先設(shè)定的閥值（電纜正常泄露電流值可參考《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》電氣2009中表5.5.6-3）。

2）故障工況

當(dāng)運行線路發(fā)生絕緣受損時，在薄弱點產(chǎn)生接地弧光短路，短路電流為D。那么此線路的剩余電流為

式中，D為接地電弧電流；X+D大于預(yù)先設(shè)定的報警閥值500mA。剩余電流探測器檢測將檢測數(shù)據(jù)上傳至主機(jī)，發(fā)出報警。

2 常見誤報回路及機(jī)理

在很多工程，尤其是軌道交通工程，設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)后，在建設(shè)初期，調(diào)試階段部分回路就發(fā)生報警，總結(jié)報警回路規(guī)律為3類：①照明回路；②弱電系統(tǒng)回路；③專業(yè)自帶的雙電源配電回路。

軌道交通線路沿線有很多車站，幾乎每個站均有類似的負(fù)荷報警，絕非單純的施工不規(guī)范造成電纜損壞報警。現(xiàn)分析其漏電原理。

2.1 照明回路

地鐵車站由大空間的公共區(qū)及附屬房間組成，照明遍及每個角落，回路數(shù)量多，線纜分布面廣。車站燈具通常采用I類燈具，配電回路至燈具為L、、PE三根線，施工單位工人接線時，將PE線和線混接。單個回路混接后漏電流值H為

式中，H表示混接后檢測漏電流值。

幾個回路的混接造成了檢測電流大于預(yù)先設(shè)置的閥值，造成系統(tǒng)報警。

2.2 弱電系統(tǒng)回路

弱電系統(tǒng)在地鐵車站內(nèi)一般設(shè)置UPS作為備用電源，當(dāng)市電出現(xiàn)故障時，由UPS電池租給弱電設(shè)備繼續(xù)提供電源。市電和UPS裝置之間設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)一般以靜態(tài)開關(guān)居多。如果靜態(tài)開關(guān)為3級，那么此回路設(shè)置的剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)會出現(xiàn)報警。由于沒有發(fā)生絕緣受損，原理如下：

500mA為報警閥值。

但是由于轉(zhuǎn)換裝置采用了3級，且UPS輸出端采用了TN-S接地保護(hù)形式，中性點直接接地。那么會導(dǎo)致N分流為2個回路，分別為N1和N2，由圖2所示可以明顯看出，探測器檢測電流為

2.3 專業(yè)自帶的雙電源配電回路

在軌道交通低壓配電系統(tǒng)中，專業(yè)眾多，低壓配電系統(tǒng)與各專業(yè)的接口不同，部分專業(yè)自帶雙電源（電控）配電箱，但是相關(guān)專業(yè)自帶的箱內(nèi)雙電源切換裝置為3級切換裝置，那么線上不平衡電流也會沿著主供和備供的線分支流回變壓器的中性點。示意圖如圖3所示。

圖3 專業(yè)自帶3極切換裝置漏電原理圖

探測器檢測電流與本文弱電回路誤報的原理一致，不再重復(fù)。

3 結(jié)論

上述僅是筆者在設(shè)計過程中總結(jié)的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報診斷的分析。鑒于上述分析，提出如下解決措施：在后續(xù)設(shè)計、施工時，應(yīng)嚴(yán)格把控施工單位的接線是否合理；在專業(yè)接口相關(guān)專業(yè)電氣選型時，應(yīng)對轉(zhuǎn)換開關(guān)采用4極等。確保電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能的合理應(yīng)用。

[1] 張大偉, 厲彥江, 王云. 剩余電流動作保護(hù)器在有色金屬選礦廠低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(6): 124-127.

[2] 石繼良. 王志勇剩余電流保護(hù)器分類, 選用, 安裝,維護(hù)及常見故障解決[J]. 電氣技術(shù), 2013, 14(11): 101-105.

[3] 詹啟帆, 李天友, 蔡金錠. 配電網(wǎng)高阻接地故障檢測技術(shù)綜述[J]. 電氣技術(shù), 2017, 18(12): 1-7.

[4] 武一, 李奎, 王堯, 等. 磁調(diào)制式剩余電流傳感器的動態(tài)勵磁過程分析與仿真[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2014, 29(7): 244-252.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50116—2013 《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[S].

[6] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50054—2011 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》[S].

[7] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GJ 243—2011. J[S].

[8] 山東建筑電氣技術(shù)情報網(wǎng), 上海安科瑞電氣股份有限公司. 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用圖集[Z]. 2012.8.1.

[9] 王厚余. 低壓電氣裝置的設(shè)計安裝和檢驗[M]. 3版. 北京: 中國電力出版社, 2012.

[10] 丁宏軍. 談?wù)勲姎饣馂?zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 建筑電氣, 2017(4): 3-6.

The diagnosis and diagnosis of electrical fire monitoring system in railway station

Zhang Zhenyu

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd, Beijing 100161)

The set of electric fire monitor system can reduce the probability of electrical fire, the rail transit low-voltage distribution system to set the remaining type electric fire monitor system is given priority to, but there are engineering has not yet opened the early part of the alarm circuit, in this paper, the principle of residual type electric fire monitoring system, the principle of alarm diagnosis analysis, and relevant rationalization proposal is put forward.

residual electrical fire monitoring system; leakage current; electrical fire

2018-01-13

張振宇（1978-），男，高級工程師，長期從事軌道交通低壓配電設(shè)計及研究。