嚴(yán)亞波

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 610031， 成都∥工程師)

隨著電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用，相應(yīng)系統(tǒng)的誤報(bào)亦時(shí)有發(fā)生。系統(tǒng)誤報(bào)的頻發(fā)讓車站運(yùn)營(yíng)人員無法分辨電氣火災(zāi)是否真正發(fā)生，甚至延誤電氣火災(zāi)發(fā)生后的搶修時(shí)間，引起更加嚴(yán)重的事故。在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的使用最為廣泛，系統(tǒng)誤報(bào)率相對(duì)亦較高。本文從剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的工作原理入手，對(duì)其可能的誤報(bào)原因進(jìn)行分析，并提出合理的措施，避免誤報(bào)的發(fā)生。

1 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器工作原理

根據(jù)GB/T 2900.18—2008《電工術(shù)語 低壓電器》[1]中的定義，剩余電流是通過剩余電流保護(hù)器主電路的電流瞬時(shí)值矢量和的有效值。實(shí)際工程中，剩余電流一般是指低壓配電線路中各相(含中性線)電流矢量和不為零的電流。

在城市軌道交通中，剩余電流的產(chǎn)生一般源于線纜、設(shè)備的絕緣破損，導(dǎo)致線纜間、線地間電流通過。當(dāng)漏電發(fā)生時(shí)，漏泄的電流在流入大地途中，如遇電阻較大的部位時(shí)，會(huì)產(chǎn)生局部高溫，致使附近的可燃物著火，從而引起火災(zāi)。此外，漏電點(diǎn)產(chǎn)生的漏電火花，同樣也會(huì)引起火災(zāi)。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器一般設(shè)置于車站低壓柜饋線回路，主要通過電流互感器監(jiān)測(cè)被保護(hù)線路中的剩余電流值。當(dāng)剩余電流達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，根據(jù)GB 14287．2—2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》[2]規(guī)定，電氣火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)在30 s內(nèi)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮報(bào)警指示燈，非獨(dú)立式探測(cè)器的報(bào)警指示應(yīng)保持至與其相連的電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備復(fù)位，獨(dú)立式探測(cè)器的報(bào)警指示應(yīng)保持至手動(dòng)復(fù)位。

2 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器誤報(bào)原因分類

城市軌道交通線路一般車站眾多，在排除由于絕緣破損所引起的正常系統(tǒng)報(bào)警外，一般各車站均可能發(fā)生共性的系統(tǒng)誤報(bào)與個(gè)性的系統(tǒng)誤報(bào)。

其中，共性的系統(tǒng)誤報(bào)一般指各車站統(tǒng)一類型的低壓柜饋線回路，如通信、信號(hào)等系統(tǒng)用電回路。由于此類型設(shè)備通常在全線范圍內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)，故共性的系統(tǒng)誤報(bào)一般由該設(shè)備引發(fā)。

個(gè)性的系統(tǒng)誤報(bào)一般出現(xiàn)問題的隨機(jī)性較大，其大多為電纜施工問題。對(duì)于此類問題，可能的原因較多，需要根據(jù)實(shí)際情況具體分析。

3 由車站低壓柜饋線回路末端設(shè)備引發(fā)的系統(tǒng)誤報(bào)分析

由設(shè)備引發(fā)的系統(tǒng)誤報(bào)的主要原因?yàn)槟┒嗽O(shè)備切換裝置選型有誤與末端接地系統(tǒng)選擇有誤。

3.1 末端設(shè)備切換裝置選型引發(fā)的誤報(bào)

地鐵車站低壓配電中，一般一級(jí)負(fù)荷就地設(shè)置雙電源切換裝置。根據(jù)GB/T 16895.10—2010《低壓電氣裝置 第4-44部分：安全防護(hù)電壓騷擾和電磁騷擾防護(hù)》[3]中的描述，具有不當(dāng)三級(jí)開關(guān)的三相轉(zhuǎn)換供電電源將在中性線上引起不期望的環(huán)流。

當(dāng)中性線上引起環(huán)流后，設(shè)置于低壓柜主、備用饋線回路的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器將受環(huán)流影響,剩余電流測(cè)量值顯示為線路中各相(含中性線)電流與不期望的環(huán)流的矢量和。一般不期望的環(huán)流值電流較大，將超過電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警閾值而觸發(fā)報(bào)警，甚至對(duì)應(yīng)低壓柜備用回路在未投入使用的情況下，也會(huì)觸發(fā)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警。

此種誤報(bào)一般多見于弱電、變電所所用電末端采用一級(jí)負(fù)荷的切換裝置。通常此類設(shè)備在全線范圍內(nèi)選型一致，且所有出現(xiàn)該類誤報(bào)的回路在全線范圍內(nèi)亦一致，可通過將切換裝置換為4P(三火一零接線)進(jìn)行解決。

3.2 末端設(shè)備接地系統(tǒng)選擇引發(fā)的誤報(bào)

地鐵車站低壓配電接地系統(tǒng)均采用TN-S系統(tǒng)(有專用保護(hù)零線的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng))。若該系統(tǒng)末端設(shè)備采用TN-C系統(tǒng)(工作零線(N線)與專用保護(hù)線(PE線)合并的系統(tǒng))，將TN-C系統(tǒng)中PEN(保護(hù)中性)線接入接地端子排，將會(huì)導(dǎo)致一部分中性線電流流入接地端子排，而非自中性線返回。地鐵線路中各相(含中性線)電流值矢量和將受此部分電流影響，若其超過系統(tǒng)報(bào)警閾值，則會(huì)引起誤報(bào)。

此種誤報(bào)一般多見于弱電系統(tǒng)專業(yè)，可將末端系統(tǒng)改為TN-S系統(tǒng)解決。

4 由電纜施工引發(fā)的系統(tǒng)誤報(bào)分析

電纜施工引發(fā)的系統(tǒng)誤報(bào)的主要原因?yàn)殡娎|敷設(shè)與接線有誤。

4.1 饋電電纜不正確接入電氣火災(zāi)互感器引發(fā)的誤報(bào)

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器主要通過測(cè)量穿過其電流互感器的線纜電流值矢量判斷是否發(fā)生電氣火災(zāi)。電纜中所有相線、中性線均須穿過電流互感器才能保證剩余電流的測(cè)量精度。而與此相關(guān)的接線錯(cuò)誤一般又分為以下3類：

1) 電流互感器中中性線未穿過，此時(shí)電流互感器測(cè)量值為三相電流矢量和。對(duì)于照明、插座等單相負(fù)荷而言，無法保證三相電流絕對(duì)平衡，且電流互感器測(cè)量值易超過報(bào)警閾值。

2) 電流互感器中PE線穿過時(shí)，電流測(cè)量值為三相電流及中性線和地線電流的矢量和。地線非載流線，一般無電流通過，但有可能受外界的影響。此接線情況下誤報(bào)率相對(duì)不容易超過報(bào)警閾值，但報(bào)警精度大大降低。

3) 電流互感器中中性線未按正確方向穿過時(shí)，因一般低壓柜內(nèi)相線母排與中性線母排間隔較遠(yuǎn)，有發(fā)生此種誤報(bào)的可能。在此種接線情況下，電流互感器測(cè)量值將變?yōu)槿嚯娏魇噶亢团c中性線電流矢量差。在三相負(fù)荷不平衡的情況下，電流互感器測(cè)量值易超過報(bào)警閾值。

此種誤報(bào)一般須統(tǒng)一梳理。統(tǒng)一排查低壓柜饋電回路接線，在其按正確的方式修改接線后，一般誤報(bào)即可排除。

4.2 電纜PE線與N線不正確接線引發(fā)的誤報(bào)

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器一般設(shè)置于低壓柜饋線末端。低壓柜饋線末端配電箱、柜接線內(nèi)PE線與N線不正確接線一般亦會(huì)引起系統(tǒng)誤報(bào),常見情況如下：

1) 不同低壓饋電回路N線混接，一般將導(dǎo)致不期望的環(huán)流。類似于第3.1節(jié)，將同時(shí)干擾所有N線混接低壓饋線回路中電流互感器的測(cè)量值。

2) 同一低壓饋電回路N線與PE線混接，一般將導(dǎo)致一部分中性線電流流入PE線，類似于第3.1節(jié)，將同時(shí)干擾所有相應(yīng)低壓饋線回路電流互感器的測(cè)量值。

3) 同一一級(jí)負(fù)荷低壓饋電主、備用回路末端N線接反，一般將導(dǎo)致主用低壓柜饋電回路中性線電流自備用低壓柜饋電回路N線回流至低壓柜，導(dǎo)致主、備用饋線回路電流互感器測(cè)量值均產(chǎn)生誤報(bào)。

此種誤報(bào)一般須統(tǒng)一梳理，通過排查末端進(jìn)線電纜回路接線，在按正確方式修改接線后，一般誤報(bào)即可排除。

5 電氣火災(zāi)誤報(bào)故障排除實(shí)例分析

經(jīng)運(yùn)營(yíng)方反饋，貴陽市某軌道交通車站低壓柜饋線回路剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器報(bào)警。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)，饋線回路剩余電流如表1所示。

表1 整改前饋線回路剩余電流測(cè)量值

由表1可見，這3個(gè)回路均超過剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器報(bào)警閾值。而經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，未發(fā)現(xiàn)線路、設(shè)備有不正常漏電現(xiàn)象，經(jīng)初步判斷，此為誤報(bào)。

經(jīng)核查低壓柜內(nèi)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)剩余電流互感器接線，發(fā)現(xiàn)回路2、3接線正確;回路1未將N線接入電流互感器，回路1由于為照明回路，三相不平衡現(xiàn)象較為嚴(yán)重，符合本文第4.1節(jié)中的問題描述，故需修改電流互感器穿線。

經(jīng)核查弱電配電回路末端，發(fā)現(xiàn)該末端采用3P(三火線接線)自帶切換裝置，而回路2、3為其主、備用回路。通過測(cè)量中性線電流，發(fā)現(xiàn)主、備用回路電流均為1 A左右，符合本文第3.1節(jié)中的問題描述，故需將其切換裝置修改為4P。同時(shí)對(duì)全線此類回路進(jìn)行排查。

饋線回路整改完成后，其現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)如表2所示。由表2可見，這3個(gè)回路剩余電流測(cè)量值趨于正常，故可排除該故障。

6 減少電氣火災(zāi)系統(tǒng)誤報(bào)的建議

根據(jù)引發(fā)電氣火災(zāi)誤報(bào)的原因分析，在城市軌道交通車站設(shè)計(jì)、施工時(shí)，建議采取以下措施：

1) 末端設(shè)備在設(shè)計(jì)和選型時(shí)，應(yīng)注意核查設(shè)備雙電源切換裝置類型，以及設(shè)備的接地形式。

2) 城市軌道交通電纜施工時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)線纜的接線，如應(yīng)對(duì)低壓柜饋線處電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)剩余電流互感器、末端設(shè)備進(jìn)線等位置，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)。

表2 整改后饋線回路剩余電流測(cè)量值

7 結(jié)語

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)通過預(yù)報(bào)警，以及在軌道交通車站中對(duì)其合理設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余電流的監(jiān)控，避免由剩余電流引起的電氣火災(zāi)損失。根據(jù)引發(fā)電氣火災(zāi)誤報(bào)的原因分析及修改建議，可將電氣火災(zāi)誤報(bào)概率降低，使該系統(tǒng)真正發(fā)揮作用。