軌道交通電氣火災監控系統誤報頻發原因分析及應對措施

劉金霞

（北京京城地鐵有限公司）

0 引言

據調查，我國2012～2023年發生的眾多火災種類中，電氣類火災占據主要位置，比例高達百分之五十一。地鐵車站空間小、人員密度高、乘客流量大，加之用電設備數量龐大，多種情況均構成引發電氣火災的不穩定因素，所以做好提前預防，防止電氣類火災的發生是十分重要的。

根據國家相關標準，地鐵車站大都安裝了電氣火災監控系統，該系統在電氣火災發生初期，借助對配電線網中各設備的運行溫度、電流變化進行動態監測，第一時間對存在火災隱患的位置進行判斷或報警，使檢修人員及時到達現場進行相關部位的電氣隱患排查，以便在火災初期便能充分控制住電氣火災，以免其繼續擴大造成不良影響。然而目前該系統的應用效果欠佳，經常發生誤報警情況，因此急需對電氣火災監控系統的誤報原因進行分析，并找出對應的解決辦法。

1 案例分析

某軌道交通車站的電氣火災監控系統在其牽引變電所400V開關柜的出線端處安裝有剩余電流式火災探測器。表1是該地鐵站的剩余電流式火災探測器在調試時期的所有誤報警記錄［1］。通過表中數據，不難發現，誤報警來源主要分兩種，一是信號類電源等弱電系統回路；二是地鐵站廳照明總箱及三級負荷小動力箱等，該類裝置由于電路末端所接設備數量較多，線路較為復雜，所以故障隱患也較多。

表1 某地鐵車站剩余電流式火災探測器誤報警記錄

2 電氣火災監控系統誤報警原因分析

2.1 用電回路固有電流泄漏

根據軌道交通電氣火災監控系統設計工程相關技術規范，前文表1中的400V開關電氣柜典型用電回路固有漏電值見表2。

表2 400V用電回路固有泄漏電值

為便于計算，表2中涉及參數均按照相關資料建議值的上限進行取值。其中，電路導線固有泄漏電流統一取40mA／km，照明設備取3.7mA／kW，其余通用設備設施均設置為5mA／kW，且同一類型用電回路均依照最長距離進行考慮估算。結果表明，地鐵項目典型用電回路的固有泄漏電流值通常低于500mA［2］。依據相關行業要求，將剩余電流式火災探測器安裝在車站400 V開關柜出線端是合理的。值得注意的是，末端所接電氣設備和分支電氣回路中很多監控目標的固有泄漏電流值偏高。

與表1中的相關數據做對比后可以發現，除特殊情況外，地鐵項目中400V開關電氣柜用電回路固有電流泄漏尚不能引起火災監控系統誤報警，但會累加其它因素觸發推動系統誤報警。所以，當監控目標分支電氣回路較多且末端電纜線路曲折較長時，用電回路固有電流泄漏對系統誤報警的作用將相對明顯，必須對此類剩余電流火災探測器的設備本身的設置做出相應調整。

2.2 施工過程卡控不嚴

（1）N線（零線）接線錯誤。

常見的錯誤是N線未穿互感器或者是N線穿反等現象。當零線未和三相線共同穿過互感器時，電流式探測器測得的電流是0序電流；當零線穿反時，電流式探測器測的電流是兩倍零序電流。這種種現象均易引發系統誤報警。

（2）N線（零線）重復接地。

在分配電箱中將N線及PE線的母排進行跨接，就會導致“N線”重復接地，造成一定的N線電流分流至PE線成為雜散電流，進而導致系統誤報警情況的發生。

（3）末端用電設備接線不合理。

該類現象主要包括末端用電設備的零線錯接或PE線（接地線）與零線混接等多種情況。以單相回路的接地線與零線混接為例進行說明，一個回路混接后的剩余I值等于相線電流與接地線電流的矢量和，因此，多個回路的混接就能導致檢測I值超出報警閥值，進而造成系統誤報警［3］。

（4）不當施工導致的線纜破損、線路接觸不良。

在電氣線路施工過程中，要做足充分的準備工作，且必須嚴格執行施工流程和標準，這樣不僅可以確保工程建設質量，還可以減少后期設備故障的發生，為系統安全可靠運行提供有力保障。但是，在實際建設中，部分作業人員缺乏責任意識，施工過程中未能熟練掌握相關電氣設備的施工流程、技術要點，且施工組織沒有提前制定詳細步驟計劃、未落實層層卡控的質量驗證體系，這些施工過程卡控不嚴的地方多數會造成線纜破損，線纜虛接，電氣設備安裝接線不良等，為后期故障埋下隱患，引發報警。

2.3 N極開關設備選型不合理

表1列出的電流式火災探測器誤報警數據多數牽涉到弱電系統的配電工作回路，有些未實施供電的備用回路也接連存在誤報警。這種種問題極大概率是相關工作回路N極開關設備選型不合理導致的。

（1）雙電源工作回路選用三極開關。

如圖1所示，當電路末端雙電源采用三極開關時，轉換裝置將引發雜散電流，IN將同時順著主備回路分成IN1和IN2回變壓器的中性點。這也就解釋了表1中未進行供電的備用回路也存在誤報警的成因。

圖1 雙電源工作回路三極開關

（2）線路末端供電雙電源工作箱中N排被短接。某項目中，仍有末端工作箱內兩路電源N排被短接或干脆共用N排的現象，其造成系統誤報警的原理與雙電源工作回路三極開關相類似。

（3）如圖2所示，靜態轉換裝置采用三極開關。弱電控制系統在市電及UPS設備間安裝的轉換裝置倘若為三極，IN也會分成IN1和IN2，最終造成系統誤報警。

圖2 靜態轉換裝置采用三極開關

3 誤報警的治理措施

3.1 用電回路固有電流泄漏的排查措施

（1）使設備上電運行，檢測供電回路末端的漏電值。倘若在供電回路末端漏電值測量情況與供電線路首端基本相同，則可以診斷為設備漏電；倘若在供電回路末端的漏電值檢測與供電線路首端不同且差值較高，則可以診斷為供電工作回路漏電。當供電工作線路發生漏電時，應檢查線路電纜破損、絕緣皮斷裂、線路虛接的情況，損壞嚴重時更換全新線纜。

（2）可以對供電回路分支較多的工作線路采購具備漏電補償功能的火災探測器，并科學設置供電工作回路固有漏電限定值，防止產生誤報警情況。

3.2 施工不當造成誤報警的排查措施

（1）零線沒穿過互感器及零線穿反等現象在日常檢查時十分容易找到，嚴格把控火災監控設備的安裝質量，加強檢查監督次數，能夠有效預防這種誤報警情況發生［4］。

（2）當切斷報警工作電路配電箱的所有開關后，報警信息依舊存在，復位無效的情況下，采用鉗形電流表監測目標回路N線電流，若發現有電流存在，則可以考慮檢查N零線是否存在重復接地的故障。

（3）末端電氣設備接線工藝不良或操作手法沒有按規定執行將會導致線纜虛接或受損造成接觸不良，此類造成的誤報警在使用中十分常見，并且故障排查起來難度較大。在排查故障時，首先將系統各分回路的控制開關依次斷開，當某個分回路電源切除后報警提示立即消除，可以判斷為該分回路負責的末端電氣設備的接線有問題或是該分支供電工作回路的線纜破裂。地鐵車站的400V照明供電電路誤報警大多是由于這個原因造成。

（4）另外，為了充分保障用電回路電氣施工質量，避免后期使用過程中故障頻繁或是誤報警發生，在施工建設過程中，需要提前規劃，設計好相應流程，建立質量責任制，層層把關，從施工各個環節上對質量及進度進行科學把控，嚴格保證每一步質量，從源頭上避免線纜破損、線纜虛接及接線不良等造成的誤報警事件。

3.3 弱電控制系統工作回路誤報警的排查措施

倘若弱電控制系統供電回路發生誤報警，尤其是一個系統的主用電回路及備用用電回路的剩余電流均遠遠超過標準值且測量值又基本相似時，那么檢查末端電路雙電源工作箱的N極開關選型是否正確合理，同時核實箱內工作電源N排布置情況。如果弱電控制系統雙電源工作回路的主用電回路產生電氣火災誤報警，需要檢查三極靜態轉換裝置是否存在故障［5］。如圖3所示，某些弱電系統的不間斷電源中性線接地是借助市電配網的中性線接地來完成的。為防止斷零操作導致不間斷電源瞬時電壓過高燒壞電氣設備，故靜態轉換裝置優先使用三極。針對信號電源類負荷，不建議使用剩余電流火災探測器，可以考慮選擇溫度測量式火災探測器進行規避誤報警情況發生。

圖3 不間斷電源接地系統

此外，為進一步深入分析地鐵火災監控系統誤報警頻發的根本原因，一方面，應加強工作人員的教育和培訓工作，需要派出專業技術人員去發達國家的軌道交通行業進行學習，參考其火災監控及報警工作模式，并結合地鐵公司自身的實際工作特點對其進行科學合理的改進優化，逐步完善軌道交通行業火災監控及報警處理方式。另一方面，每月組織各方就地鐵公司近期火災監控及報警工作中的情況進行總結復盤，對當月的誤報警工作進行分析討論，交流心得體會，分享先進經驗，找出不足，給出解決方案，并對下一步的工作指明發展方向。

4 結束語

隨著軌道交通行業的快速發展，各種問題也隨之顯現，尤其是地鐵車站火災監控系統，頻繁發生誤報警問題，嚴重阻礙了地鐵的安全運行，本文以某地鐵車站的電氣火災監控系統為例，首先分析了電氣火災監控系統誤報警原因，然后在提出了用電回路固有電流泄漏誤報警、施工不當誤報警、弱電控制系統工作回路誤報警等方面的排查措施，降低故障誤報警頻次的同時也促進了軌道交通行業的蓬勃發展。