摘要：近年電氣火災事故頻繁發(fā)生,，引起相關(guān)部門高度重視,。城市軌道交通車站，屬于人員密集,、電氣火災易發(fā)生的高危場所,，通過設(shè)置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，以提醒運營人員及時排除電氣故障,、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(tǒng)以設(shè)置剩

余式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)為主,，但實際使用過程中,，存在較多誤報問題,。本文以某地城市軌道交通車站為實例，通過對現(xiàn)場線路漏電檢查,，從剩余式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)概述

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災監(jiān)控主機、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器,、數(shù)據(jù)傳輸總線及系統(tǒng)軟件等組成,。剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器通常設(shè)置在400V低壓開關(guān)柜內(nèi)各分回路饋線側(cè)、大容量通風空調(diào)設(shè)備分回路饋線側(cè),、照明配電箱總進線側(cè)及EPS進線側(cè)等,，用以監(jiān)視負載漏電情況。監(jiān)控探測器將探測到的剩余電流經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸總線（RS485\CAN）上傳到位于照明配電及控制室的監(jiān)控主機,；監(jiān)控主機實現(xiàn)對其各種信號的處理,、報警、控制,、顯示,、統(tǒng)計、管理,、通信等功能,，并將數(shù)據(jù)信息、報警信息等通過繼電器端子與FAS的輸入模塊連接,，再通過FAS系統(tǒng)形成環(huán)網(wǎng),。

圖1?電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)圖

2漏電故障檢查

（1）漏電報警現(xiàn)象

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

（2）漏電檢查

為查清漏電流來源,，排除漏電監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量或安裝問題?，F(xiàn)場對400V開關(guān)柜內(nèi)照明總箱分開關(guān)（以下簡稱400V照明總箱分開關(guān)）和照明總箱負載開關(guān)進行檢測。使鉗形萬用表圈住火線,、零線,，測量電流情況，測量數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可知：斷開400V開關(guān)柜照明總箱分開關(guān)和照明電箱負載開關(guān)前,，其漏電流值較大,，均超過了報警值500mA。斷開400V開關(guān)柜照明總箱分開關(guān)和照明電箱負載開關(guān)后,，其漏電流值則很小,，幾乎為零。且400V開關(guān)柜照明總箱分開關(guān)和照明電箱負載開關(guān)下的漏電流值幾乎相同,。故可以說明漏電流是由照明電箱負載開關(guān)所帶設(shè)備或線路產(chǎn)生的,，而非漏電監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量或安裝問題。

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,，當運行中的線路發(fā)生電擊事故,、設(shè)備漏電、接地故障現(xiàn)象或者其他三相對地電流不平衡的情況時,，會產(chǎn)生剩余電流,。剩余式電流互感器的工作原理正是通過檢測運行線路中LA、LB,、LC,、N電流的矢量和，以此作為依據(jù),，預判電氣火災隱患情況,，從而提醒維護人員及時采取措施，防止電氣火災的發(fā)生,。其原理如圖2所示：負載情況下,，各相線電流由電源側(cè)流出，經(jīng)過電流互感器的測量,，再流經(jīng)負載,，穿過電流互感器由零線全部返回電源側(cè)，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，通過互感器一次側(cè)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，所以線路剩余電流為ΣI=ILA+ILB+ILC+IN=I泄參考《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》及實測數(shù)據(jù)可知,，電纜泄露電流通常很小,，且遠遠小于預設(shè)閥值，未達到系統(tǒng)報警條件。

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

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

（1）如圖3一種情況,，屬于N線與PE線短路,。當N線與PE線在M點碰接時，造成零線重復接地,，部分零線電流被PE線分流,，無法全部經(jīng)互感器返回，由此將產(chǎn)生剩余電流,。

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

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

圖3?配電系統(tǒng)中不同情況下剩余電流原理圖

（4）不同配電箱零線混接產(chǎn)生的剩余電流

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

②不同配電箱的出線零線并接，如圖4中H點與G點短接,，或通過其他途徑間接搭接,，導致A、B兩區(qū)的三相電流均不平衡,，由此產(chǎn)生剩余電流,。

驗證方法：

將穿過互感器電纜上端開關(guān)斷開，如果此時漏電流已經(jīng)消除,，確認負載處存在問題,；如漏電流仍然存在，將穿過互感器的“N”線斷開,，此時如漏電流消失,，則可確認是“N”線被混接；

（5）零線方向穿反產(chǎn)生剩余電流：

如圖5所示,。在剩余電流互感器中,，零線方向穿反，線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?不同配電箱零線混接剩余電流原理圖

圖5?互感器零線反穿時剩余電流原理圖

4減少剩余電流的措施

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

（1）剩余電流互感器安裝時,，嚴格區(qū)分N線和PE線，N線為藍色,，PE線為黃色,不隨意搞混和亂接,。

（2）不得將N線作為PE線使用，不得重復接地,。

（3）N線穿入電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的電流互感器,，且接線方向應與相線一致，不得反接,。

（4）PE線嚴禁穿過電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)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,、泄露電流小的導線連接方式,，并進行檢測,。

（6）配電系統(tǒng)包括設(shè)備、管線等安裝到位后,，未接通電源前，應對回路絕緣性能進行測試,，并核實PE,、N線的接線。

5安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

（1）概述

Acre1-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),，是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng),，已通過消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗,，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行,，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛的應用。該系統(tǒng)通過對剩余電流,、過電流,、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視,，實現(xiàn)對電氣火災的早期預防和報警,，當必要時還能聯(lián)動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(jù)用戶的需求,，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享,。

（2）應用場合

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

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（4）系統(tǒng)功能

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

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

通訊故障報警：當監(jiān)控設(shè)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，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示,，同時設(shè)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,，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息,，可進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，將報警部位,、故障信息,、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當報警解除,、排除故障時,，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷,、快速的查詢方法,。

6結(jié)論

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)使電氣火災預防由被動變?yōu)橹鲃樱岣吡诉\營維護效率,。為充分發(fā)揮電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通配電系統(tǒng)中的應用效果,，結(jié)合案例情況，總結(jié)以下幾點注意事項：一是設(shè)施設(shè)備維護人員應熟練電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng),；三是線路施工人員需要保證線路施工的工藝質(zhì)量。

參考文獻

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4. 付朝立.基于泄露電流監(jiān)測的電氣火災報警系統(tǒng)在地鐵中的應用

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