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探析如何測試及防范地鐵站弱電系統線路 接地故障引發的風險

2021-04-28
來源:中國安全生產 作者:重慶市軌道交通(集團)有限公司 王愷


弱電系統在地鐵建設領域應用非常廣泛,如綜合監控系統、自動消防系統 、環境與設備監控系統、氣體滅火系統、通信網絡系統等,這些系統電流電壓小,往往采用36V及以下的交流電或24V及以下的直流電。地鐵站內環境復雜且特殊,接地故障是比較常見的系統故障。而地鐵站內弱電系統的接地故障往往會造成系統干擾、影響運營、設備故障、財產損失、系統癱瘓甚至人員傷亡的嚴重后果,故弱電系統接地故障越來越多地引起人們的關注。氣體滅火系統是為保護重要設備機房或電氣設備而設立的消防安全系統,氣體滅火系統一旦發生接地故障,不但會影響到消防安全,還有可能造成氣體誤噴,將會極大地影響地鐵運營。本文將結合重慶軌道交通地鐵站所采用的氣體滅火系統,通過模擬測試及數據分析,探析弱電系統接地帶來的影響和風險。

  氣體滅火報警系統由氣體滅火火災報警主機、現場氣體滅火控制器、感煙探測器、感溫探測器、放氣指示燈、聲光報警器、警鈴、緊急啟停按鈕等設備組成。當防護區發生火災時,火災探測器探測到火災信號并輸送給控制器,控制器立即發出聲、光報警信號,同時又發出聯動信號(如關閉通風防火閥等),經過預先設定的30秒延時時間后,輸出啟動滅火系統的信號,使對應防護區的電磁啟動瓶組打開,啟動氣體釋放后打開相應的選擇閥和滅火劑

瓶組,釋放惰性氣體滅火劑,經過減壓裝置及管網將滅火劑噴至相應的防護區內進行滅火。

  氣體滅火系統運行穩定可靠,但是在接地等異常情況下產生的影響是不可控的。相對于系統設備故障、人為原因引起的異常事件,接地故障具有潛伏周期長、不易發現、突然發作等特點。弱電系統常見的接地故障是由于施工質量、產品質量以及環境變化等因素引發的帶電線路同金屬線管、線槽、外殼等接觸造成對地短路的情況。為了深入探究氣體滅火系統接地故障對系統功能的影響并找出其中存在的規律,本文將通過一系列的模擬氣體滅火系統接地測試來分析接地對系統功能的潛在影響。為了確保測試數據的真實有效,本文采用無故障無報警信息,運行狀況良好的氣體滅火系統作為測試對象,所測試系統設備均為正常帶電工作,且氣體滅火控制器為自動狀態。

 

氣體滅火系統的主要線路敷設方式

 

  氣體滅火系統所采用的是綜合接地方式,接地匯入地鐵站接地網??偨拥仉娮栊∮?/span>1Ω,由動照專業在各氣瓶間設置接地端子箱,各氣體滅火控制盤至接地端子接線由本系統完成。

  系統的主回路線所采用的是2×1.5mm2無鹵低煙阻燃耐火雙絞線,穿SC25鋼管保護。系統的信號線所采用的是2×1.5mm2無鹵低煙阻燃耐火銅芯線;3根以下信號線穿SC20鋼管保護、34根信號線需穿SC25鋼管保護。系統的瓶頭閥、選擇閥控制所采用的是2×2.5mm2無鹵低煙阻燃耐火銅芯線,壓力開關反饋線所采用的是2×1.5mm2無鹵低煙阻燃耐火銅芯線。每個氣體滅火保護區閥組控制線和壓力開關反饋線合穿SC25鋼管保護。系統的220V電源線所采用的是3×2.5mm2無鹵低煙阻燃耐火銅芯線,接地線采用45mm2無鹵低煙阻燃耐火銅芯線,每個現場滅火盤電源線和接地線合穿SC25鋼管保護。系統的24V聯動電源線所采用的是2×2.5mm2無鹵低煙阻燃耐火銅芯線,穿SC25鋼管保護。

 

接地點的極性和具體位置





 

  由于測試線路較長,在線路兩端分別采點,具體測試點位如下:接地點1、7為氣消主機遠程控制線負極首末端,2、8為正極首末端;接地點3、5選擇在氣體噴灑信號輸入信號線負極首末端,4、6為正極首末端;接地點9、10選擇在氣消主機手動停止輸入控制線負極、正極位置;接地點11、12選擇在瓶頭閥輸出控制線負極、正極位置。

 

模擬接地測試計劃

 

  所有測試線路均分正負極性。測試類型分為“單極單點接地”“單極多點接地”“雙極雙點接地”三類。其中一點接地,共12次;同一根線不同兩點接地,共2次;不同兩對線負極與負極兩點同時接地,共6次;同一對線正負極同時接地,共5次;不同兩對線正極與負極兩點同時接地,共12次;不同兩對線正極與正極兩點同時接地,共6次。

 

模擬接地測試結果記錄

 

  測試時,將接地點同綜合接地網導通,然后觀察氣體滅火控制器啟動及報警信息,并在接地的情況下,通過手動啟動的方式對系統應急功能進行測試。通過測試我們得到了詳細全面的測試結果,測試記錄數據如下:

  測試點112分別單點接地,氣體滅火控制器無異常;測試點3&4、5&6、5&8、6&7、6&9、6&11同時接地,氣體滅火控制器氣體噴灑燈亮;測試點3&5、4&6、5&7、5&9、5&11、6&8、6&10、7&9、7&11、8&10、9&11同時接地,氣體滅火控制器無異常;測試點5&10、7&10、9&10、10&11同時接地,氣體滅火控制器手動停止燈閃亮;測試點5&12、6&12、7&12、9&12、10&12、11&12同時接地,氣體滅火控制器故障、瓶頭閥燈亮;測試點7&8、8&9、8&11、8&12同時接地,氣體滅火控制器延時燈亮。

 

結論

 

  通過總結“測試記錄數據”可以得出以下幾條規律:

  同一根線一點或兩點接地、不同兩路線負極與負極兩點同時接地時均不影響系統的正常運行。這是因為在直流系統中,直流正、負極對地是絕緣的,在發生一極接地時由于沒有構成接地電流的通路而不引起任何危害;

  當兩點接地時,其中如果有一正極接地,那造成誤動作的概率為50%。這是由于大部分控制繼電器線圈均接負極電源若這些回路再發生正極接地就有造成繼電保護誤動作的可能;

  在所有模擬接地測試時氣消主機對測試項均無報警提示;

  接地故障并不影響氣體滅火控制器手動啟動功能的正常使用。

  綜上所述,一極接地故障在氣體滅火控制器和氣消主機上均沒有直接體現出來,接地故障的危害性是不可控的,一旦暴露出來很可能會造成意外損失或其他危害事故。因此氣體滅火系統在回路接地情況下帶病工作是不允許的。為了減少因接地等常見隱蔽故障造成的系統干擾、系統故障、系統癱瘓等危害,通常情況下我們可以在以下幾個階段,通過采取必要的措施來進行防控。

  施工階段

  不同系統、不同電壓等級、不同電流類別的線路,不應穿在同一管內或線槽的同一槽孔內?;芈肪€、電源線、控制線應單獨穿管敷設,管內導線的總截面積(含保護層)不應超過管內截面積的40%。

  導線在管內或線槽內,不應有接頭或扭結。導線的接頭,應在接線盒內焊接或用端子連接。 所有線纜應良好接地,并做好防雷措施。

  從接線盒、線槽等處引到探測器底座盒、控制設備盒的線路均應加防火金屬軟管保護,其長度不應大于1m。

  必須嚴格把控弱電系統按照設計要求開展施工,以及嚴格把控施工工藝。

  嚴格按照規定開展系統的單調及聯調測試,并形成完整的測試記錄。

  維護階段

  工作人員應在日常維護管理工作中加強對弱電系統設備的巡查,特別是對系統的事件記錄日志進行定時清查,發現隱患第一時間上報處理。

  認真做好各弱電系統的計劃性維護作業計劃,嚴格按照作業要求開展系統設備的檢修檢測,應在日常維護管理工作中加強對弱電系統設備的計劃性檢修質量。

  如果發現弱電系統出現控制線、信號線路有接地短路等情況的發生,應第一時間組織力量追根溯源消除安全隱患。

  建立完善的故障報修管理及分析系統。

  培訓教育

  加強對工作人員及維保人員的安全教育培訓,強化弱電系統安全責任意識。

  加強對工作人員及維護人員的系統運行原理及維護技能的教育培訓,強化其對系統設備工作原理的認知,提升故障處理技能。


【責任編輯:cheng】
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