轨道交通电气火灾监控系统误报频发原因分析及应对措施

刘金霞

（北京京城地铁有限公司）

0 引言

据调查，我国2012～2023年发生的众多火灾种类中，电气类火灾占据主要位置，比例高达百分之五十一。地铁车站空间小、人员密度高、乘客流量大，加之用电设备数量庞大，多种情况均构成引发电气火灾的不稳定因素，所以做好提前预防，防止电气类火灾的发生是十分重要的。

根据国家相关标准，地铁车站大都安装了电气火灾监控系统，该系统在电气火灾发生初期，借助对配电线网中各设备的运行温度、电流变化进行动态监测，第一时间对存在火灾隐患的位置进行判断或报警，使检修人员及时到达现场进行相关部位的电气隐患排查，以便在火灾初期便能充分控制住电气火灾，以免其继续扩大造成不良影响。然而目前该系统的应用效果欠佳，经常发生误报警情况，因此急需对电气火灾监控系统的误报原因进行分析，并找出对应的解决办法。

1 案例分析

某轨道交通车站的电气火灾监控系统在其牵引变电所400V开关柜的出线端处安装有剩余电流式火灾探测器。表1是该地铁站的剩余电流式火灾探测器在调试时期的所有误报警记录［1］。通过表中数据，不难发现，误报警来源主要分两种，一是信号类电源等弱电系统回路；二是地铁站厅照明总箱及三级负荷小动力箱等，该类装置由于电路末端所接设备数量较多，线路较为复杂，所以故障隐患也较多。

表1 某地铁车站剩余电流式火灾探测器误报警记录

2 电气火灾监控系统误报警原因分析

2.1 用电回路固有电流泄漏

根据轨道交通电气火灾监控系统设计工程相关技术规范，前文表1中的400V开关电气柜典型用电回路固有漏电值见表2。

表2 400V用电回路固有泄漏电值

为便于计算，表2中涉及参数均按照相关资料建议值的上限进行取值。其中，电路导线固有泄漏电流统一取40mA／km，照明设备取3.7mA／kW，其余通用设备设施均设置为5mA／kW，且同一类型用电回路均依照最长距离进行考虑估算。结果表明，地铁项目典型用电回路的固有泄漏电流值通常低于500mA［2］。依据相关行业要求，将剩余电流式火灾探测器安装在车站400 V开关柜出线端是合理的。值得注意的是，末端所接电气设备和分支电气回路中很多监控目标的固有泄漏电流值偏高。

与表1中的相关数据做对比后可以发现，除特殊情况外，地铁项目中400V开关电气柜用电回路固有电流泄漏尚不能引起火灾监控系统误报警，但会累加其它因素触发推动系统误报警。所以，当监控目标分支电气回路较多且末端电缆线路曲折较长时，用电回路固有电流泄漏对系统误报警的作用将相对明显，必须对此类剩余电流火灾探测器的设备本身的设置做出相应调整。

2.2 施工过程卡控不严

（1）N线（零线）接线错误。

常见的错误是N线未穿互感器或者是N线穿反等现象。当零线未和三相线共同穿过互感器时，电流式探测器测得的电流是0序电流；当零线穿反时，电流式探测器测的电流是两倍零序电流。这种种现象均易引发系统误报警。

（2）N线（零线）重复接地。

在分配电箱中将N线及PE线的母排进行跨接，就会导致“N线”重复接地，造成一定的N线电流分流至PE线成为杂散电流，进而导致系统误报警情况的发生。

（3）末端用电设备接线不合理。

该类现象主要包括末端用电设备的零线错接或PE线（接地线）与零线混接等多种情况。以单相回路的接地线与零线混接为例进行说明，一个回路混接后的剩余I值等于相线电流与接地线电流的矢量和，因此，多个回路的混接就能导致检测I值超出报警阀值，进而造成系统误报警［3］。

（4）不当施工导致的线缆破损、线路接触不良。

在电气线路施工过程中，要做足充分的准备工作，且必须严格执行施工流程和标准，这样不仅可以确保工程建设质量，还可以减少后期设备故障的发生，为系统安全可靠运行提供有力保障。但是，在实际建设中，部分作业人员缺乏责任意识，施工过程中未能熟练掌握相关电气设备的施工流程、技术要点，且施工组织没有提前制定详细步骤计划、未落实层层卡控的质量验证体系，这些施工过程卡控不严的地方多数会造成线缆破损，线缆虚接，电气设备安装接线不良等，为后期故障埋下隐患，引发报警。

2.3 N极开关设备选型不合理

表1列出的电流式火灾探测器误报警数据多数牵涉到弱电系统的配电工作回路，有些未实施供电的备用回路也接连存在误报警。这种种问题极大概率是相关工作回路N极开关设备选型不合理导致的。

（1）双电源工作回路选用三极开关。

如图1所示，当电路末端双电源采用三极开关时，转换装置将引发杂散电流，IN将同时顺着主备回路分成IN1和IN2回变压器的中性点。这也就解释了表1中未进行供电的备用回路也存在误报警的成因。

图1 双电源工作回路三极开关

（2）线路末端供电双电源工作箱中N排被短接。某项目中，仍有末端工作箱内两路电源N排被短接或干脆共用N排的现象，其造成系统误报警的原理与双电源工作回路三极开关相类似。

（3）如图2所示，静态转换装置采用三极开关。弱电控制系统在市电及UPS设备间安装的转换装置倘若为三极，IN也会分成IN1和IN2，最终造成系统误报警。

图2 静态转换装置采用三极开关

3 误报警的治理措施

3.1 用电回路固有电流泄漏的排查措施

（1）使设备上电运行，检测供电回路末端的漏电值。倘若在供电回路末端漏电值测量情况与供电线路首端基本相同，则可以诊断为设备漏电；倘若在供电回路末端的漏电值检测与供电线路首端不同且差值较高，则可以诊断为供电工作回路漏电。当供电工作线路发生漏电时，应检查线路电缆破损、绝缘皮断裂、线路虚接的情况，损坏严重时更换全新线缆。

（2）可以对供电回路分支较多的工作线路采购具备漏电补偿功能的火灾探测器，并科学设置供电工作回路固有漏电限定值，防止产生误报警情况。

3.2 施工不当造成误报警的排查措施

（1）零线没穿过互感器及零线穿反等现象在日常检查时十分容易找到，严格把控火灾监控设备的安装质量，加强检查监督次数，能够有效预防这种误报警情况发生［4］。

（2）当切断报警工作电路配电箱的所有开关后，报警信息依旧存在，复位无效的情况下，采用钳形电流表监测目标回路N线电流，若发现有电流存在，则可以考虑检查N零线是否存在重复接地的故障。

（3）末端电气设备接线工艺不良或操作手法没有按规定执行将会导致线缆虚接或受损造成接触不良，此类造成的误报警在使用中十分常见，并且故障排查起来难度较大。在排查故障时，首先将系统各分回路的控制开关依次断开，当某个分回路电源切除后报警提示立即消除，可以判断为该分回路负责的末端电气设备的接线有问题或是该分支供电工作回路的线缆破裂。地铁车站的400V照明供电电路误报警大多是由于这个原因造成。

（4）另外，为了充分保障用电回路电气施工质量，避免后期使用过程中故障频繁或是误报警发生，在施工建设过程中，需要提前规划，设计好相应流程，建立质量责任制，层层把关，从施工各个环节上对质量及进度进行科学把控，严格保证每一步质量，从源头上避免线缆破损、线缆虚接及接线不良等造成的误报警事件。

3.3 弱电控制系统工作回路误报警的排查措施

倘若弱电控制系统供电回路发生误报警，尤其是一个系统的主用电回路及备用用电回路的剩余电流均远远超过标准值且测量值又基本相似时，那么检查末端电路双电源工作箱的N极开关选型是否正确合理，同时核实箱内工作电源N排布置情况。如果弱电控制系统双电源工作回路的主用电回路产生电气火灾误报警，需要检查三极静态转换装置是否存在故障［5］。如图3所示，某些弱电系统的不间断电源中性线接地是借助市电配网的中性线接地来完成的。为防止断零操作导致不间断电源瞬时电压过高烧坏电气设备，故静态转换装置优先使用三极。针对信号电源类负荷，不建议使用剩余电流火灾探测器，可以考虑选择温度测量式火灾探测器进行规避误报警情况发生。

图3 不间断电源接地系统

此外，为进一步深入分析地铁火灾监控系统误报警频发的根本原因，一方面，应加强工作人员的教育和培训工作，需要派出专业技术人员去发达国家的轨道交通行业进行学习，参考其火灾监控及报警工作模式，并结合地铁公司自身的实际工作特点对其进行科学合理的改进优化，逐步完善轨道交通行业火灾监控及报警处理方式。另一方面，每月组织各方就地铁公司近期火灾监控及报警工作中的情况进行总结复盘，对当月的误报警工作进行分析讨论，交流心得体会，分享先进经验，找出不足，给出解决方案，并对下一步的工作指明发展方向。

4 结束语

随着轨道交通行业的快速发展，各种问题也随之显现，尤其是地铁车站火灾监控系统，频繁发生误报警问题，严重阻碍了地铁的安全运行，本文以某地铁车站的电气火灾监控系统为例，首先分析了电气火灾监控系统误报警原因，然后在提出了用电回路固有电流泄漏误报警、施工不当误报警、弱电控制系统工作回路误报警等方面的排查措施，降低故障误报警频次的同时也促进了轨道交通行业的蓬勃发展。