地鐵車站感溫電纜誤報(bào)警分析及管理措施研究

郭建波，周繼續(xù)，劉彩紅

（青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，山東青島 266000）

0 引言

地鐵車站電纜夾層空間密閉，環(huán)境復(fù)雜，一旦發(fā)生火災(zāi)，將直接影響車站用電、消防等設(shè)備安全，造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。感溫電纜作為電纜夾層狀態(tài)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，承載著電纜夾層火災(zāi)監(jiān)測(cè)、消防聯(lián)動(dòng)等功能，是保障車站用電和行車安全、消防預(yù)警的重要工具。然而，感溫電纜頻繁誤報(bào)警問題也一直困擾著消防、工程施工人員，如何保證感溫電纜精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，最大限度地降低感溫電纜誤報(bào)警率，成為工程項(xiàng)目中亟需解決的問題。目前，關(guān)于感溫電纜誤報(bào)警根源，尚無定論，相關(guān)研究較少。張杰等[1]提出了干擾抑制技術(shù)，通過采用抗干擾設(shè)備降低系統(tǒng)的誤報(bào)警率；劉沙[2]等基于地鐵隧道特殊環(huán)境，提出優(yōu)先選用光纖感溫探測(cè)器可降低誤報(bào)警；蔡鷹[3-5]等基于車站火災(zāi)特點(diǎn)提出預(yù)防措施。針對(duì)地鐵車站火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)防的研究較多，但鮮有文獻(xiàn)研究感溫電纜報(bào)警根源及應(yīng)對(duì)管理措施。基于感溫電纜現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)際，探索感溫電纜誤報(bào)警根源，提出應(yīng)對(duì)措施。

1 感溫電纜原理分析

以JTW-LD-SF500/85A纜式線型感溫火災(zāi)探測(cè)器為例分析產(chǎn)品原理及性能。感溫電纜探測(cè)器型號(hào)為JTW-LD-SF500/85A，動(dòng)作溫度（85 10%）℃，工作電壓DC 24 V，防護(hù)等級(jí)IP65，最高環(huán)境溫度60℃，終端環(huán)境溫度（-10～50）℃，最小報(bào)警長(zhǎng)度1 m（圖1）。

正常狀態(tài)下，電纜溫控器雙金屬片處于自由狀態(tài)，觸點(diǎn)斷開，當(dāng)檢測(cè)到溫度上升到動(dòng)作值時(shí)，NTC（Negative Temperature Coefficient，負(fù)溫度系數(shù)絕緣材料）電阻值隨之迅速下降，雙金屬片受熱動(dòng)作，閉合觸點(diǎn)，電路導(dǎo)通，控制器檢測(cè)出溫度異常進(jìn)行報(bào)警，從而起到溫度報(bào)警的作用；當(dāng)溫度降至動(dòng)作值以下時(shí)，觸點(diǎn)自動(dòng)斷開，設(shè)備恢復(fù)正常。終端盒裝有微處理器，監(jiān)視感溫電纜線芯之間的電阻變化和溫控器的通斷變化，可提供正常、故障、火警等信號(hào)處理功能。

圖1 感溫電纜探測(cè)器結(jié)構(gòu)

2 感溫電纜工作環(huán)境分析

地鐵車站感溫電纜主要安裝在電纜夾層、站臺(tái)底下的高壓電纜架及直流1500 V開關(guān)處，以正弦波形式敷設(shè)在保護(hù)線纜上（圖2），用以監(jiān)測(cè)供電電纜的溫度。實(shí)際工作環(huán)境的特點(diǎn)主要集中在強(qiáng)電磁干擾、潮濕凝露、積水、高溫、霉變等，且在施工過程中，因固定方式、施工質(zhì)量、后期設(shè)備維護(hù)等原因，線纜表面破損時(shí)有發(fā)生，實(shí)際工作環(huán)境如圖3所示。

強(qiáng)電磁干擾環(huán)境由感溫電纜的敷設(shè)形式?jīng)Q定，供電強(qiáng)電纜產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)對(duì)感溫電纜的工作電路產(chǎn)生一定干擾作用，尤其在地鐵供電設(shè)備的維護(hù)即供電設(shè)備進(jìn)行倒閘作業(yè)時(shí)，停送電瞬間產(chǎn)生較強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，從而對(duì)敷設(shè)在供電電纜表面的感溫電纜產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾作用。潮濕凝露主要集中在潮濕季節(jié)，尤其是南方及沿海城市地鐵，較大的空氣濕度使得感溫電纜歷經(jīng)交變濕熱、凝露、浸泡等環(huán)境，且潮濕季一般伴隨著高溫天氣，極易在設(shè)備表面發(fā)生霉變、積水，從而影響感溫電纜線芯阻值大小，進(jìn)而增加了感溫電纜設(shè)備誤報(bào)警率，降低了設(shè)備的可靠性能。感溫電纜表皮破損主要集中在固定扎帶處，傳統(tǒng)的塑料扎帶固定方式、施工檢修不到位均是造成感溫電纜破損的主要原因。

圖2 感溫電纜敷設(shè)形式

圖3 地鐵車站感溫電纜工作環(huán)境

3 感溫電纜測(cè)試平臺(tái)搭建及管理措施研究

3.1 感溫電纜平臺(tái)搭建與測(cè)試

由上面分析可知，感溫電纜誤報(bào)警主要由其工作環(huán)境導(dǎo)致，如有強(qiáng)電磁干擾、高溫、浸泡、交變濕熱、供電電壓波動(dòng)等，但是感溫電纜誤報(bào)警的具體原因并未被成功探索出。因此，基于青島地鐵3#線電纜夾層實(shí)際工作環(huán)境，搭建感溫電纜測(cè)試平臺(tái)，探索感溫電纜誤報(bào)警根源。

本次感溫電纜測(cè)試平臺(tái)搭建及測(cè)試，均保證感溫電纜各設(shè)備正常安裝且處于正常監(jiān)視狀態(tài)，每項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目的一個(gè)循環(huán)試驗(yàn)周期為7 d，感溫電纜護(hù)套破損大小設(shè)定為2 cm，測(cè)試結(jié)果分析如表1所示。

由表1可知，感溫電纜在未被水淹浸泡的情況下，單獨(dú)進(jìn)行高溫、護(hù)套破損、交變濕熱、電磁兼容及供電電壓波動(dòng)測(cè)試時(shí)，設(shè)備均能正常運(yùn)行，2個(gè)循環(huán)周期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)誤報(bào)警現(xiàn)象，因此潮濕凝露環(huán)境、電源電壓變化（15.6～31.2）V、高溫環(huán)境<50 ℃、線纜破損、電磁干擾均不是感溫電纜誤報(bào)警或故障原因。而采用經(jīng)過浸泡水淹過的感溫電纜進(jìn)行上述測(cè)試時(shí)，1個(gè)循環(huán)周期內(nèi)感溫電纜即出現(xiàn)誤報(bào)警現(xiàn)象，因此線纜長(zhǎng)期水淹（測(cè)試中采用的水淹時(shí)間>48 h）是導(dǎo)致感溫電纜誤報(bào)警或故障的根本原因。

表1 感溫電纜測(cè)試結(jié)果分析表

3.2 管理措施研究

前面已找到感溫電纜誤報(bào)警根源，在地鐵車站感溫電纜施工及維護(hù)維保過程中，采用以下防范措施可降低感溫電纜誤報(bào)警率，提升設(shè)備可靠性能。

（1）基于地鐵車站電纜夾層復(fù)雜環(huán)境，感溫電纜選型時(shí)，應(yīng)盡可能選用防水等級(jí)高的電纜，一般選用防護(hù)等級(jí)不低于IP65的感溫電纜設(shè)備。

（2）感溫電纜施工及敷設(shè)過程中，應(yīng)盡可能增加離地面高度，防止電纜夾層積水造成感溫電纜浸泡水淹。

（3）感溫電纜的傳統(tǒng)固定方式為采用塑料扎帶固定，但塑料扎帶表面具有一定的切割性，在施工及維保過程中容易破壞感溫電纜護(hù)套，若此時(shí)空氣濕度增加，設(shè)備表面凝露，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備誤報(bào)警率增加。在電纜夾層實(shí)際環(huán)境中，感溫電纜的破損點(diǎn)主要集中在結(jié)合口、扎帶部位，因此感溫電纜的固定方式應(yīng)采用表面光滑的軟線捆扎，反正護(hù)套破損。

（4）感溫電纜設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間凝露會(huì)產(chǎn)生與浸泡相似效果，因此在感溫電纜定期檢修過程中，應(yīng)用干抹布將感溫電纜表面凝露擦除，尤其是南方及沿海城市地鐵的潮濕季節(jié)，應(yīng)適當(dāng)縮短檢修周期，以保障設(shè)備表面無常時(shí)間凝露現(xiàn)象。

3.3 基于青島地鐵3#線的管理措施應(yīng)用分析

青島地鐵3#線下設(shè)車站22座，屬于典型的沿海城市地鐵，潮濕季主要集中在6～8月份。運(yùn)營初期，感溫電纜出現(xiàn)較多的誤報(bào)警現(xiàn)象，2016年誤報(bào)警次數(shù)達(dá)到48次且主要集中在6～8月份的潮濕季。通過搭建測(cè)試平臺(tái)，找出應(yīng)對(duì)措施并實(shí)施應(yīng)用后，誤報(bào)警概率大大降低，提升了設(shè)備可靠性能及運(yùn)營質(zhì)量。近兩年的感溫電纜運(yùn)行狀態(tài)分析表見表2。

表2 管理措施應(yīng)用前后誤報(bào)警次數(shù) 次

4 結(jié)論

綜合考慮地鐵車站感溫電纜實(shí)際工作環(huán)境實(shí)際，針對(duì)誤報(bào)警問題，搭建了感溫電纜測(cè)試平臺(tái)，分析了感溫電纜誤報(bào)警根源，得出感溫電纜浸泡水淹是導(dǎo)致感溫電纜頻繁誤報(bào)警的根本原因，并針對(duì)感溫電纜施工、維護(hù)提出一些管理措施?；谇鄭u地鐵3#線的實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了管理措施的有效性。