韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定 201801

摘要：近年電氣火災事故頻繁發(fā)生，引起相關(guān)部門(mén)高度重視。城市軌道交通車(chē)站，屬于人員密集、電氣火災易發(fā)生的高危場(chǎng)所，通過(guò)設置電氣火災監控系統，以提醒運營(yíng)人員及時(shí)排除電氣故障、消除電氣火災隱患，防止電氣火災的發(fā)生。目前軌道交通低壓配電系統以設置剩

余式電氣火災監控系統為主，但實(shí)際使用過(guò)程中，存在較多誤報問(wèn)題。本文以某地城市軌道交通車(chē)站為實(shí)例，通過(guò)對現場(chǎng)線(xiàn)路漏電檢查，從剩余式電氣火災監控系統工作原理深入剖析漏電報警原因，并提出相關(guān)處置措施。

關(guān)鍵詞：軌道交通；電氣火災；漏電報警

1電氣火災監控系統概述

電氣火災監控系統由電氣火災監控主機、剩余電流式電氣火災監控探測器、數據傳輸總線(xiàn)及系統軟件等組成。剩余電流式電氣火災監控探測器通常設置在400V低壓開(kāi)關(guān)柜內各分回路饋線(xiàn)側、大容量通風(fēng)空調設備分回路饋線(xiàn)側、照明配電箱總進(jìn)線(xiàn)側及EPS進(jìn)線(xiàn)側等，用以監視負載漏電情況。監控探測器將探測到的剩余電流經(jīng)過(guò)數據傳輸總線(xiàn)（RS485\CAN）上傳到位于照明配電及控制室的監控主機；監控主機實(shí)現對其各種信號的處理、報警、控制、顯示、統計、管理、通信等功能，并將數據信息、報警信息等通過(guò)繼電器端子與FAS的輸入模塊連接，再通過(guò)FAS系統形成環(huán)網(wǎng)。

圖1?電氣火災監控系統圖

2漏電故障檢查

（1）漏電報警現象

沿線(xiàn)車(chē)站1和車(chē)站2曾出現FAS系統頻繁報警的情況，FAS系統顯示報警信號由位于照明配電及控制室內的電氣火災監控主機傳來(lái)。經(jīng)查閱電氣火災監控主機報警信息，是由于400V饋線(xiàn)柜上剩余電流式電氣火災監控探測器探測到照明總箱饋線(xiàn)回路存在較多剩余電流，且剩余電流值遠超預設報警值500mA，從而觸發(fā)監控探測器聲光報警動(dòng)作。監控探測器再將探測到的信號上傳電氣火災監控主機和FAS主機。

（2）漏電檢查

為查清漏電流來(lái)源，排除漏電監測系統質(zhì)量或安裝問(wèn)題?，F場(chǎng)對400V開(kāi)關(guān)柜內照明總箱分開(kāi)關(guān)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)400V照明總箱分開(kāi)關(guān)）和照明總箱負載開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測。使鉗形萬(wàn)用表圈住火線(xiàn)、零線(xiàn)，測量電流情況，測量數據如表1所示。

由表1數據可知：斷開(kāi)400V開(kāi)關(guān)柜照明總箱分開(kāi)關(guān)和照明電箱負載開(kāi)關(guān)前，其漏電流值較大，均超過(guò)了報警值500mA。斷開(kāi)400V開(kāi)關(guān)柜照明總箱分開(kāi)關(guān)和照明電箱負載開(kāi)關(guān)后，其漏電流值則很小，幾乎為零。且400V開(kāi)關(guān)柜照明總箱分開(kāi)關(guān)和照明電箱負載開(kāi)關(guān)下的漏電流值幾乎相同。故可以說(shuō)明漏電流是由照明電箱負載開(kāi)關(guān)所帶設備或線(xiàn)路產(chǎn)生的，而非漏電監測系統質(zhì)量或安裝問(wèn)題。

3剩余電流產(chǎn)生原因分析

針對上述案例，下面從剩余式電流互感器工作的原理，深入剖析剩余電流產(chǎn)生的原因。通常，當運行中的線(xiàn)路發(fā)生電擊事故、設備漏電、接地故障現象或者其他三相對地電流不平衡的情況時(shí)，會(huì )產(chǎn)生剩余電流。剩余式電流互感器的工作原理正是通過(guò)檢測運行線(xiàn)路中LA、LB、LC、N電流的矢量和，以此作為依據，預判電氣火災隱患情況，從而提醒維護人員及時(shí)采取措施，防止電氣火災的發(fā)生。其原理如圖2所示：負載情況下，各相線(xiàn)電流由電源側流出，經(jīng)過(guò)電流互感器的測量，再流經(jīng)負載，穿過(guò)電流互感器由零線(xiàn)全部返回電源側，從而形成回路。

圖2?剩余式電流互感器原理圖

(1)正常情況下，各相電流平衡，通過(guò)互感器一次側電流相量和等于零。由基爾霍夫電流定律可知：

ΣI=ILA+ILB+ILC+IN=0

由于電纜自身存在泄露電流，所以線(xiàn)路剩余電流為ΣI=ILA+ILB+ILC+IN=I泄參考《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施》及實(shí)測數據可知，電纜泄露電流通常很小，且遠遠小于預設閥值，未達到系統報警條件。

（2）故障情況下，如線(xiàn)路電纜絕緣受損時(shí)，造成接地短路，若短路電流為ID，則線(xiàn)路剩余電流為：ΣI=ILA+ILB+ILC+IN=I泄+ID。

通常情況下ID較大，當I泄+ID大于預設閥值，則系統報警。根據剩余式電流互感器的工作原理可知，出現剩余電流繼而觸發(fā)報警的原因除了線(xiàn)路本身存在故障外，還有可能是施工不當造成的。下面通過(guò)原理圖，并結合實(shí)際案例，詳細分析產(chǎn)生剩余電流而觸發(fā)報警的真實(shí)原因，以便有針對性的采取措施。

（1）如圖3一種情況，屬于N線(xiàn)與PE線(xiàn)短路。當N線(xiàn)與PE線(xiàn)在M點(diǎn)碰接時(shí)，造成零線(xiàn)重復接地，部分零線(xiàn)電流被PE線(xiàn)分流，無(wú)法全部經(jīng)互感器返回，由此將產(chǎn)生剩余電流。

（2）如圖3二種情況，屬于零線(xiàn)漏電。當零線(xiàn)絕緣劣化、接頭包裹不嚴時(shí)，導致裸線(xiàn)碰地、碰外殼，部分零線(xiàn)電流直接流入大地，從而產(chǎn)生剩余電流。

（3）如圖3三種情況，屬于施工中將N線(xiàn)與PE線(xiàn)混用（或搭錯母排），錯誤將PE線(xiàn)當零線(xiàn)接入，人為造成漏電（如圖3中R負載情形），也會(huì )產(chǎn)生剩余電流。

圖3?配電系統中不同情況下剩余電流原理圖

（4）不同配電箱零線(xiàn)混接產(chǎn)生的剩余電流

①不同配電箱出線(xiàn)的零線(xiàn)跨區混用，如圖4中Ra借用B區的N線(xiàn)，而未經(jīng)A區N線(xiàn)和互感器返回（正常接線(xiàn)應為Ra虛線(xiàn)部分），由此產(chǎn)生剩余電流。

②不同配電箱的出線(xiàn)零線(xiàn)并接，如圖4中H點(diǎn)與G點(diǎn)短接，或通過(guò)其他途徑間接搭接，導致A、B兩區的三相電流均不平衡，由此產(chǎn)生剩余電流。

驗證方法：

將穿過(guò)互感器電纜上端開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，如果此時(shí)漏電流已經(jīng)消除，確認負載處存在問(wèn)題；如漏電流仍然存在，將穿過(guò)互感器的“N"線(xiàn)斷開(kāi)，此時(shí)如漏電流消失，則可確認是“N"線(xiàn)被混接；

（5）零線(xiàn)方向穿反產(chǎn)生剩余電流：

如圖5所示。在剩余電流互感器中，零線(xiàn)方向穿反，線(xiàn)路的電流矢量和應為2倍的三相電流矢量和，由此產(chǎn)生剩余電流。

圖4?不同配電箱零線(xiàn)混接剩余電流原理圖

圖5?互感器零線(xiàn)反穿時(shí)剩余電流原理圖

4減少剩余電流的措施

通過(guò)上述分析，出現剩余電流的根本原因是從電源側流出的電流沒(méi)有按照既定的回路返回，具體表現為線(xiàn)路破損導致的漏電、N線(xiàn)和PE線(xiàn)混用或短路、不同配電箱零線(xiàn)混用等配電系統多點(diǎn)接地問(wèn)題，以及互感器穿線(xiàn)錯誤等施工安裝接線(xiàn)的問(wèn)題。因此，針對上述情況，提出以下措施限制和降低車(chē)站配電系統的剩余電流：

（1）剩余電流互感器安裝時(shí)，嚴格區分N線(xiàn)和PE線(xiàn)，N線(xiàn)為藍色，PE線(xiàn)為黃色,不隨意搞混和亂接。

（2）不得將N線(xiàn)作為PE線(xiàn)使用，不得重復接地。

（3）N線(xiàn)穿入電氣火災監控系統的電流互感器，且接線(xiàn)方向應與相線(xiàn)一致，不得反接。

（4）PE線(xiàn)嚴禁穿過(guò)電氣火災監控系統剩余電流互感器。

（5）應嚴格控制電纜頭的制作工藝，采用絕緣良好、泄露電流小的導線(xiàn)連接方式，并進(jìn)行檢測。

（6）配電系統包括設備、管線(xiàn)等安裝到位后，未接通電源前，應對回路絕緣性能進(jìn)行測試，并核實(shí)PE、N線(xiàn)的接線(xiàn)。

5安科瑞電氣火災監控系統

（1）概述

Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數字化獨立運行的系統，已通過(guò)消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過(guò)嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛的應用。該系統通過(guò)對剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實(shí)現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶(hù)的需求，還可以滿(mǎn)足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

（2）應用場(chǎng)合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領(lǐng)域。

（3）系統結構

（4）系統功能

監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號，同時(shí)設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型，記錄報警時(shí)間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動(dòng)消除。

當被監測回路報警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示，同時(shí)設備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時(shí)，將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

（5）配置方案

6結論

電氣火災監控系統使電氣火災預防由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，提高了運營(yíng)維護效率。為充分發(fā)揮電氣火災監控系統在城市軌道交通配電系統中的應用效果，結合案例情況，總結以下幾點(diǎn)注意事項：一是設施設備維護人員應熟練電氣火災監控系統原理和剩余式電流工作原理；二是安裝人員需要正確安裝電氣火災監控系統；三是線(xiàn)路施工人員需要保證線(xiàn)路施工的工藝質(zhì)量。

參考文獻

1. 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50116-2013《火災自動(dòng)報警系統設計規范》

2. 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50054-2011《低壓配電設計規范》

3. 林楚斌.電氣火災監測系統在城市軌道交通中的應用

4. 付朝立.基于泄露電流監測的電氣火災報警系統在地鐵中的應用

5. 韋寒蒼.姚明陽(yáng).軌道交通電氣火災監控系統報警分析與處置措施

6. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.06版.

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣火災監控系統的研發(fā)和應用。