浅谈轨道交通低压配电系统 智慧安全用电研究

关键词 地铁低压配电系统；智慧用电；电气火灾

 

从2019年国家应急管理部消防救援局公开数据显示:2018年全国共接报火灾23.7万起，亡1407人，伤798人，直接财产损失36.75亿元。火灾事故中，仍以电气火灾比重大，据统计因违反电气线路安装使用规定引发的火灾占总数的34.6%,4起重大火灾中，3起为电气引起。

地铁系统的电气线路繁杂，涉及通信、照明、动力等方面，运营时由不同的职能部门分管，且地铁的工作环境较严峻，导致电气火灾发生的频度大。1969年北京地铁由于电动车短路引发的大火，导致3人死亡、300多人受伤，是我国较严重的一次地铁火灾。：1995年10月28日阿塞拜疆巴库地铁因电动机车电路故障发生火灾，导致558名乘客丧生，269人严重受伤。

虽然随着技术的不断进步，地铁电气系统的安全性日益提高，但电气原因仍是目前地铁火灾的主要因素。

 

现如今，电气火灾事故中由于故障电弧引起的火灾占比80%~90%0故障电弧发生时，会瞬间产生高达3000-4000度的高温，其足以引燃一切可燃物并造成重大火灾事故发生，并且该类故障电弧不受常规断路器等电路保护装置的控制。故障电弧发生时，线路中的电压会产生波动，电流也会发生突变，更易造成用电设备产生故障。

故障电弧的产生常常具有隐蔽性，事故苗头不易被发现大部分故障电弧具有长期缓慢发生的特点，由此，提前对电气火灾隐患的监控防范具有重大意义。

但目前火灾的常规防控措施，如火灾探测系统、消防联动制系统以及电气火灾监控系统主要的是起火/冒烟后对火情人防的管理，然而在相关措施中，防范隐患的措施很少出现，只有前期设计、现场布置等防止措施，防范技防措施欠缺。

 

智慧用电系统是针对电气火灾频发而创新的一套电气火灾预警和预防管理体系，它利用物联网技术，实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患并发出报警信号，起到了很好的防范火灾的作用。它一般由终端检测装置、无线报警装置、云管理平台等组成，下面进行详细的介绍。

3.1故障电弧探测系统

故障电弧探测系统有效地提高了故障电弧监控的准确性、  可靠性、稳定性，能弥补电气火灾监控系统存在的不足，消除 电气火灾防范的盲区，是电气火灾防范措施的重要组成部分。

3.2漏电火灾探测系统

漏电火灾监测系统通常由四个组成部分：漏电火灾探测器、测量型电流互感器、剩余电流互感器和温度传感器。

漏电火灾探测器的主要功能是通过对配电柜的电参量的监测，获悉配电柜准确的用电数据讯息，通过对剩余电流和线缆温度的监测，及时防范和避免由于线路漏电引发的火灾隐患。而且漏电火灾探测器本身兼具无线传输功能，能将电气线路中漏电火灾的隐患及时上传至云监控平台，用户也可通过手机、电脑即时接收到报警讯息。测量型电流互感器的主要功能是配合漏电火灾探测器采集回路电流。剩余电流互感器的主要功能是通过对TN-C-S.  TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等机的检测，以获取相关由电气火灾隐患产生的电气参数。温度传严重感器的主要功能是用以配合漏电火灾探测器采集线缆温度。

3.3智慧用电云平台运用原理介绍

智慧用电云平台系统主要由基础管理层、数据传输管理层、云平台管理层、用户应用层组成。基础管理层的设备主要包括：故障电弧探测器、剩余电流探测器、交流互感器、温度传感器等，主要作用是收集现场数据。

数据传输管理层的设备主要包括在线监控装置、组合式电气火灾监控探测器、无线TDU模块等，实现数据收集、汇总和传输。

云平台管理层的设备主要包括数据服务器、软件系统，实现大数据的管理，具有监控、记录、报警、分析等功能。用户应用层设备主要包括PC端，手机APP,可以实时了解设备状态信息，随时查阅历史信息。

 

地铁车站内电气设备、电子设备不仅种类数量多而且配置复杂，供配电线路、控制线路和信息数据布线等密如蛛网，一旦出现电气火灾，易造成严重的后果。

从预防火灾的安全性角度出发，可以在地铁低压配电系中应用智慧用电系统。为验证其实用性，选取天津地铁9号站的照明配电箱作为研究主体，可以通过在原配电箱外，增加配电箱串接故障电弧探测器，并加设无线传输模块（DTU）、漏电火灾探测器等设备；在原配电箱内采用套线方式加装剩余电流互感器、电流互感器等设备，采用绕线方式加装温度传感器等系列措施实现终端检测，具体安装示意如下图所示。