基于轨道交通电气火灾防控技术研究

梁晓明

摘 要：城市轨道交通以其运量大、速度快、环保等各种优势，已经演变成了现阶段世界上现代化城市公共交通发展的主要趋势。而对于城市轨道交通而言，火灾事故是最严重的一大灾害，其直接威胁着乘客的人身安全，特别是近年来电气火灾逐渐增多，所造成的重大损失也不可估量。而常规的电气火灾防控技术很容易受时间与环境等外界因素影响，存在可靠性差、漏报误报等缺陷，根本无法充分发挥有效作用。据此，本文主要对基于轨道交通的电气火灾防控技术进行了详细分析。

关键词：轨道交通 电气火灾 防控技术

中图分类号：U231.96 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（b）-0045-02

1 基于轨道交通的电气火灾防控的现实意义

在轨道交通系统中，电气设备的密度比较大，负荷较重。在电气设备与线路运行时，潜藏的故障很容易爆发。在车站站厅、站台与控制中心等公共建筑设备中，由于乘客流动量大，如果出现电气火灾事故势必会造成严重的安全事故。轨道交通电气火灾事故的特点主要是控制难度较大，事故触发的因素多元化，缺乏系统的综合管理方式，不论是就技术防控还是管理预防，都备受阻碍，电气火灾事故的发生破坏力非常大，直接威胁着乘客的生命财产安全。所以，加强对轨道交通电气火灾事故的有效防控，确保其中电气设备运行的安全性与稳定性，是轨道交通工程相关部门与社会应积极关注的重要问题。

2 基于轨道交通的电气火灾成因

2.1 短路

相线和相线、零线在既定点因为绝缘损坏等导致发生相碰、相接，导致电气回路过程中电流快速增加的现象，称之为碰线或者连电。大部分轨道交通电气火灾都是因为电气短路所造成的，其主要包括两种形式：第一，导线间的直接接触短路，即配电线路相线与相线间、中线间的短路，因为短路回路电流过大，其可以促使保护断路器发生瞬间动作，以此切断回路电源，防止造成更为严重的损坏。第二，带电导体与地之间的局部短路，以电弧作为通路形成电氣接地故障，即电弧短路，其发生几率较大，而且不容易被发现。因为短路电流过小，不会造成断路器动作保护线路。因为电弧局部温度比较高，可以长时间延续，很容易造成周围可燃物燃烧，因此由接地电弧短路故障引发火灾的几率很大。

2.2 漏电

导线绝缘破坏或者电气设备的绝缘能力比较差等，会造成导线与地面间存在电流，就是所谓的漏电。漏电会导致设备局部带电，以此导致人身触电，严重的时候还会引发电弧、高温，以此造成周围可燃物燃烧。漏电的主要原因包含4项：首先，导线由于长期使用，绝缘层老化，导致强度降低。其次，导线适用环境太过潮湿，很容易腐蚀，导致绝缘层击穿。再次，在安装或维修时，导线外的绝缘层出现损伤。最后，用电设备对地造成绝缘损坏。

2.3 过负荷

在电气线路中，连续通过不会造成电线过热的电流量，就是安全载流量，即所谓的安全电流。如果线路的电流量超出安全载流量，就是线路过负荷。线路最高工作温度是65℃，由于线路发热量与电流平方为正向关系，所以，在过负荷的时候，线路发热量经常会超出上限值，这样一来，不仅会导致绝缘层快速老化，还会造成绝缘层击穿或燃烧，从而引发火灾事故。

2.4 设备使用不当

电热器和灯具等电力设备的安装不恰当，使用环境不规范，周围堆载着大量的可燃物，散热条件比较差等都很有可能造成火灾事故。

3 基于轨道交通的电气火灾防控技术

3.1 剩余电流保护技术

现阶段，我国普遍使用剩余电流保护技术实施人身触电与漏电火灾防护，而保护电气则被称之为剩余电流保护器。剩余电流动作型漏电保护器根据线路的剩余电流实施保护，动作可靠性较高，可以作为直接接触补充保护，还可以分级保护。其中很多国家漏电保护装置都是剩余电流动作型的产品。而我国不论是在数量还是类型上，已经基本上能够满足国民经济发展需求了。在国民经济发展的推动下，城市轨道交通的电气系统中充分引进了剩余电流保护技术，这在很大程度上提高了轨道交通电气系统的稳定性与可靠性。为了进一步适应轨道交通电气需求，还应全面优化和改进剩余电流保护技术，实现对电气系统的全方位保护，确保人们的出行安全。

3.2 电弧故障保护技术

3.2.1 电弧故障检测

就轨道交通电气而言，主要划分为三大类型：第一，支路AFCI，在配电盘中安装，保护支路电路与馈电线路电弧故障。第二，插座式AFCI，在用电器具电源插座上安装，保护用电器电弧故障。第三，组合式AFCI，满足以上两种类型要求，并保护分支电路与用电源插座的电弧故障。因为低压配电线路敷线比较隐秘，而且电弧故障发生的具体位置并不明确，一般主要利用间接保护的方式保护电弧故障，也就是进行线路电流、电压、相位等相关参数测量，在电弧故障发生的时候，这些相关参数都会出现相应改变，据此对电弧故障进行判断。其中，大部分轨道交通电气系统都是根据电流进行判断。通过利用电流传感器与剩余电流传感器进行电流测量，电弧故障检测与保护电路判断是否存在串联电弧故障，线与中性线并联电弧故障，线与地并联电弧，一旦出现电弧故障，及时关闭触点动作，并确保长时间处于关闭状态，并快速断开被保护电路。

3.2.2 电弧故障识别

通过宽带噪声在过零点周围消失，以及宽带噪声在半周期内部能量分布等特性，能够辨别电弧故障，防止误动作。电流传感器主要是用来进行线路电流测量，而频率传感器则是用来进行线路电流信号频率测量，把电流传感器与频率传感器检测的电流值与高频信号能级信号传输到处理器中，便能够判断是否出现串联电弧故障与线对中性线间并联电弧故障。因为分别使用传感器进行线路电流与高频分量测量，与使用宽带电流传感器比较而言，可以更具针对性和有效性地检测线路电流值与电力信号宽带噪声能级，以此提高测量精确度。线对地间并联电弧故障依旧采用差分电流传感加以测量。串联电弧的检测方式，主要是设置多项定时周期，即第一周期与第二周期，第二周期是第一周期的分数，第一周期是工频半周波，第二周期是采样周期，每半工频周期可以采集到32个数据，计算第一周期电流与宽带噪声频率，判断其与预先设定阈值的差异，以及串联电弧故障。并联电弧检测方式与串联电弧类似，即对电流与预先设定阈值之间的差异。线对地并联电弧则是利用差分电流方式加以判别，通过差分电流传感器进行线路差分电流检测，在第一周期内都超过预先设定阈值的话，就可以断定为线对地出现了电弧故障。为了方便组装，电流传感器与频率传感器可以采取一体化结构。

4 结语

综上所述，轨道交通主要是指具备运量比较大，速度较快，而且耗能较少，安全性较高等特性的交通方式，是当前城市出行性价比最好的交通工具，所以，积极进行轨道交通建设具有十分重要的现实意义，其不仅能够进一步推动城市化进程，还可以促进社会经济发展。因为轨道交通供电系统中的电气设备密度比较大，运行环境非常差，所以电气故障发生几率相对较高，尤其是电气火灾事故。对此，积极引用剩余电流保护技术与电弧故障保护技术，能够有效防控电气火灾事故，并确保轨道交通运行的安全性与稳定性。

参考文献

[1] 姚运坤.轨道交通车辆电气火灾事故综合防控措施研究[D].西南交通大学，2012.

[3] 尚进.基于电气火灾监控系统在轨道交通工程应用的分析[J].科技展望，2016，26（14）：44.

[4] 刘贺.城市轨道交通设备系统电气火灾预防[A].中国城市科学研究会轨道交通学组.智慧城市与轨道交通[C].2016：3.