史鏗圳
(廣州地鐵集團有限公司,廣東 廣州 510000)
感溫電纜是火災自動報警系統(tǒng) (簡稱FAS系統(tǒng),下同)的重要組成部分,用于對電纜夾層里的高壓電纜進行溫度探測,當被探測電纜異常升溫至感溫電纜設定的報警閾值時,感溫電纜進行報警,并將火警信號通過監(jiān)視模塊傳回FAS系統(tǒng)。以廣州地鐵十三號線為例,感溫電纜在FAS系統(tǒng)中的組成架構(gòu)如圖1所示,新線開通初期感溫電纜誤報問題頻繁,對FAS系統(tǒng)的正常監(jiān)控造成了一定的影響。目前關于感溫電纜誤報問題尚無效果顯著的整改措施,郭建波[1]等提出感溫電纜浸泡水淹是其誤報的根本原因;張杰等[2]提出了通過增加磁環(huán)等抗干擾設備抑制干擾。針對感溫電纜誤報的原因分析及整改措施較多,但無法較全面的解決誤報問題。本文從感溫電纜的施工規(guī)范、材料特性、程序邏輯等方面進行分析,并提出針對性整改措施,多層面降低誤報率。
圖1 感溫電纜組成架構(gòu)圖
廣州地鐵十三號線主要使用JTW-LD-9697A型模擬量感溫電纜,傳感電纜由兩根熱敏材料包裹著金屬絲的芯線組成,芯線之間的阻抗隨著周圍溫度的升高而下降,并經(jīng)過信號采集處理單元轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘栠M行運算,當電流值達到報警閾值時,控制盒發(fā)出報警信號。
十三號線在2017年12月底開通后的半年內(nèi),有7個站點共8條感溫電纜發(fā)生了66次誤報警,其中雙崗站K9與南崗站K3感溫電纜報警次數(shù)共計達47次。在報警地點分布上,呈現(xiàn)全線分散式,在報警時間分布上,集中發(fā)生在凌晨時間段。
對發(fā)生誤報警的感溫電纜進行長時間跟蹤分析,發(fā)現(xiàn)導致誤報警的原因有多種,其中主要為線纜施工質(zhì)量不達標、線纜材質(zhì)存在缺陷,以及程序報警邏輯缺陷。
根據(jù)《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB 50116—2013) ,感溫電纜的敷設要求為“采用接觸式敷設方式,敷設于被保護電纜 (表層電纜) 外護套上面”,即按正弦波波形在線纜上表面敷設,波長1.8 m,振幅0.5~1.2 m。實際上感溫電纜在新線施工階段并未完全按照規(guī)范要求開展,敷設過程中可能出現(xiàn)螺旋纏繞動力電纜等顯現(xiàn),導致感溫電纜在高壓電纜外層形成線圈,感溫電纜所處的環(huán)境存在電磁干擾,根據(jù)電磁感應原理,形成線圈的感溫電纜容易產(chǎn)生感應電流,疊加在感溫電纜上,讓微機頭誤判斷溫度已達到報警閾值而產(chǎn)生誤報。
感溫電纜的傳感線纜的熱敏材料由一層保護層包裹,但線纜的保護層較為柔軟,實際施工過程中的剮蹭、磨損、拉扯均容易造成保護層破損,進而使熱敏材料裸露于空氣中,降低了線纜的絕緣屬性,容易受外界潮濕環(huán)境等產(chǎn)生誤報。另外,線纜內(nèi)部由兩芯金屬絲以及包裹在金屬絲外層的熱敏材料組成,線纜總體未覆蓋完整的金屬屏蔽層,在設備運行過程中,無法形成有效的電磁屏蔽,設備容易受到環(huán)境中的電磁干擾而誤報警。
感溫電纜控制器原程序采用的報警邏輯為每隔1秒采集1次電流數(shù)據(jù),當數(shù)據(jù)達到報警閾值時即發(fā)出報警信號。地鐵環(huán)境中1500VDC等動力電纜時常需要在運營結(jié)束后進行停電與送電作業(yè),在停送電瞬間產(chǎn)生電磁干擾,原報警邏輯容易使微機頭檢測到停送電瞬間的干擾電流而產(chǎn)生報警。而且從已發(fā)生的報警事件記錄上看,報警時間均發(fā)生在動力電纜開關切換的瞬間,如表1所示。
表1 感溫電纜報警記錄表
根據(jù)設計規(guī)范中線型感溫電纜的敷設要求,需按正弦波波形在線纜上表面敷設,波長不超過1.8 m,振幅0.5~1.2 m。因此,需排查現(xiàn)場感溫電纜的敷設情況,對不符合要求的諸如折疊、螺旋繞圈等問題進行整改。
達到電磁屏蔽效果需要有兩大要素:一是整個屏蔽體表面必須是連續(xù)導電的;二是不能有直接穿透屏蔽體的導體。因此,可使用金屬材料 (如鋁箔膠紙) 對傳感電纜進行連續(xù)包裹,形成完整的金屬屏蔽層,再對感溫電纜進行全功能測試,當報警功能正常、運行穩(wěn)定后,再上線試運行。
一方面,可增加基準電流校驗。由于不同位置的感溫電纜敷設長度不盡相同,一般在200 m內(nèi)浮動,而不同長度的線纜電阻值不一致,正常狀態(tài)下的基準電流也不一致。故可根據(jù)現(xiàn)場線纜實際情況自動檢測并生成初始基準電流,當檢測電流超過基準電流一定幅值時達到報警條件。另一方面,可增加報警電流持續(xù)時間檢測。當初次檢測電流達到報警閾值后,不立即報警,而是繼續(xù)檢測讀數(shù),當5秒 (時間可在一定范圍內(nèi)調(diào)整) 鐘后控制器仍然檢測到電流達到報警閾值時,再確認火警并報出。優(yōu)化后的報警邏輯可以在軟件層級上濾除干擾信息,降低誤報率。
廣州地鐵十三號線感溫電纜誤報警問題,經(jīng)上述一系列整改后,在2018年6月后設備基本運行穩(wěn)定,誤報率下降100%。導致感溫電纜誤報警的原因是多方面的,施工不規(guī)范、設備材料缺陷以及程序報警邏輯缺陷均可能導致設備誤報警,實際運用中需根據(jù)現(xiàn)場設備的具體情況具體分析、制定針對性整改措施,多舉措綜合治理,方可有效降低誤報率,提高設備運行穩(wěn)定性。