軌道交通車(chē)站電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)診斷探討

張振宇

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軌道交通車(chē)站電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)診斷探討

張振宇

（北京城建設(shè)計(jì)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(yùn)行的部分回路報(bào)警的情況，本文就剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)和報(bào)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(dú)立式、非獨(dú)立式、測(cè)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(bào)率也高，如天津地鐵6號(hào)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(shí)，出現(xiàn)了變電所0.4kV饋出回路中照明回路、通信、信號(hào)等弱電系統(tǒng)回路發(fā)生報(bào)警，通過(guò)計(jì)算正常泄露電流值很小，沒(méi)有超過(guò)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警閥值，確定存在誤報(bào)。其他軌道軌道項(xiàng)目也發(fā)生過(guò)類似的報(bào)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(bào)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(shí)間較長(zhǎng)的情況下，會(huì)出現(xiàn)絕緣損壞，薄弱點(diǎn)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(shí)發(fā)現(xiàn)接地故障，電弧性對(duì)地短路起火難以用一般的過(guò)電流防護(hù)電器防護(hù)，但是剩余電流檢測(cè)其對(duì)此類故障具有足夠的靈敏性，且價(jià)格便宜，安裝方便，可及時(shí)對(duì)接地故障做出反應(yīng)，作用于切斷電源或發(fā)出信號(hào)。

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(cè)器線圈檢測(cè)運(yùn)行線路中1、2、3、的矢量和，并設(shè)定閥值作為報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)營(yíng)人員對(duì)配電線路進(jìn)行巡檢，及時(shí)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(wú)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(yùn)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(huì)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閥值（電纜正常泄露電流值可參考《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》電氣2009中表5.5.6-3）。

2）故障工況

當(dāng)運(yùn)行線路發(fā)生絕緣受損時(shí)，在薄弱點(diǎn)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(bào)警閥值500mA。剩余電流探測(cè)器檢測(cè)將檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳至主機(jī)，發(fā)出報(bào)警。

2 常見(jiàn)誤報(bào)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(bào)警，總結(jié)報(bào)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(chē)站，幾乎每個(gè)站均有類似的負(fù)荷報(bào)警，絕非單純的施工不規(guī)范造成電纜損壞報(bào)警?，F(xiàn)分析其漏電原理。

2.1 照明回路

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

式中，H表示混接后檢測(cè)漏電流值。

幾個(gè)回路的混接造成了檢測(cè)電流大于預(yù)先設(shè)置的閥值，造成系統(tǒng)報(bào)警。

2.2 弱電系統(tǒng)回路

弱電系統(tǒng)在地鐵車(chē)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(shí)，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(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一般以靜態(tài)開(kāi)關(guān)居多。如果靜態(tài)開(kāi)關(guān)為3級(jí)，那么此回路設(shè)置的剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)報(bào)警。由于沒(méi)有發(fā)生絕緣受損，原理如下：

500mA為報(bào)警閥值。

但是由于轉(zhuǎn)換裝置采用了3級(jí)，且UPS輸出端采用了TN-S接地保護(hù)形式，中性點(diǎn)直接接地。那么會(huì)導(dǎo)致N分流為2個(gè)回路，分別為N1和N2，由圖2所示可以明顯看出，探測(cè)器檢測(cè)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(jí)切換裝置，那么線上不平衡電流也會(huì)沿著主供和備供的線分支流回變壓器的中性點(diǎn)。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(cè)器檢測(cè)電流與本文弱電回路誤報(bào)的原理一致，不再重復(fù)。

3 結(jié)論

上述僅是筆者在設(shè)計(jì)過(guò)程中總結(jié)的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)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(jì)、施工時(shí)，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(shí)，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)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(dòng)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(jiàn)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(cè)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(dòng)態(tài)勵(lì)磁過(guò)程分析與仿真[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2014, 29(7): 244-252.

[5] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50116—2013 《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[S].

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

[7] 中華人民共和國(guó)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(bào)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(jì)與應(yīng)用圖集[Z]. 2012.8.1.

[9] 王厚余. 低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)[M]. 3版. 北京: 中國(guó)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(jí)工程師，長(zhǎng)期從事軌道交通低壓配電設(shè)計(jì)及研究。