1 概述

1.1 電纜火災起因及特點

據(jù)統(tǒng)計分析，引起電纜溝、電纜橋架、隧道火災的原因主要有兩大類：

（1） 內(nèi)因：由電纜自己本身引起火災故障。電力電纜產(chǎn)生故障的原因很多，歸納有以下幾點：

a、電纜產(chǎn)品的質(zhì)量問題；

b、電纜運行時間較長，產(chǎn)生老化；

c、電纜長期過負荷運行或處于惡劣的環(huán)境中； d、電纜施工質(zhì)量或接頭制作工藝水平較低；

e、人為對電纜的破壞。

（2） 外因：可燃氣體(如煤氣、天然氣、沼氣等)串入電纜橋架，當遇到明火(人為或電纜放電等)便立即引起整段電纜爆炸失火。

作為電纜本身，無論是什么原因引起火災事故，它們著火都要經(jīng)歷如下幾個過程：電纜某處絕緣受損→間歇或連續(xù)放電→電纜絕緣明顯下降局部發(fā)熱→電纜某處爆炸或發(fā)生電弧，并產(chǎn)生不良氣體→整個電纜橋架、電纜溝失火。

電纜火災特點：（1）蔓延快、火勢猛。電纜本身是一種易燃物，由于電纜隧道內(nèi)的電纜數(shù)量越來越多，又采用隧道和架空密集敷設(shè)，有的還處于與高溫熱管道重迭或交錯布置的環(huán)境中，電纜夾層更是布滿蜘蛛網(wǎng)似的電纜，再加上電纜豎井的高差形成自然抽風，以及發(fā)生故障或火情的電纜又不能馬上斷電。因此， 這些場所一旦著火，火勢就特別兇猛，而且危害性也特別大。（2）搶修困難。電纜著火時產(chǎn)生大量的煙霧和有毒氣體，CO、CO2 含量很高，特別是普通塑料電纜不但易著火，而且產(chǎn)生氯化氫氣體通過縫隙、孔洞會彌漫到電氣裝置室內(nèi)，形成稀鹽酸附著在電氣裝置上，并形成一層導電膜，嚴重降低了設(shè)備和接線回路的絕緣，因此即使火被撲滅后，仍影響安全運行。這種災害稱為二次危害。

化工廠、發(fā)電廠等大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)敷設(shè)有大量的動力電纜和控制電纜，連接著各種高壓設(shè)備，這些電纜分布在電纜豎井、電纜隧道、電纜橋架、電纜夾層內(nèi)。

電纜火災事故在工業(yè)消防事故中占 15.6%，事故主要由電纜本身故障和外部環(huán)境引起的，其中電纜本身故障引起的占 25%左右。

火災事故大部分是由于溫度過高引起的，因此，在火災發(fā)生之前及時、準確的監(jiān)測電纜溫度的變化并發(fā)出預警，使用戶有充分的時間采取相應的措施，避免發(fā)生事故或引起火災尤為重要。

1.2 電纜溝電纜溫度監(jiān)測的意義

對電纜實時進行溫度監(jiān)測，會有如下益處：

l 及時發(fā)現(xiàn)過熱點（特別是事故隱患的電纜接頭）和其它環(huán)境異常；

l 由人工巡檢向自動化過程狀態(tài)實時監(jiān)測轉(zhuǎn)變；

l 延緩例行維護等投資花費；

l 安全地增加回路載流量；

l 可以實現(xiàn)周期性的緊急狀態(tài)評估。

2 電纜溝測溫系統(tǒng)介紹

2.1 電纜溝測溫簡介

在電力系統(tǒng)中，溫度是表征一次設(shè)備運行是否正常的一個重要參數(shù)。尤其是一次設(shè)備的連接部位，由于設(shè)備制造的原因、設(shè)備受環(huán)境污染、設(shè)備長期運行、嚴重載運行、觸點氧化、電弧沖擊等原因造成接觸電阻增大，因此在電能傳輸時往往會在電纜連接處產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，而且，發(fā)熱問題是一個不斷累積的過程，

如果不加以控制，發(fā)熱程度會不斷加劇，并對絕緣件的性能及設(shè)備壽命產(chǎn)生很大的影響。

電纜溝是用以敷設(shè)和更換電力或電訊電纜設(shè)施的地下管道，也是被敷設(shè)電纜設(shè)施的圍護結(jié)構(gòu)，有矩形、圓形、拱形等管道結(jié)構(gòu)形式。電纜接頭是電纜絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，電纜接頭故障*容易導致電纜火災事故，所以加強對電纜接頭的監(jiān)視和管理是電纜防火的重要環(huán)節(jié)，為解決電纜接頭的發(fā)熱問題，我公司專門開發(fā)了針對地纜溝電纜接頭測溫的在線監(jiān)測系統(tǒng)，能及時發(fā)現(xiàn)電纜接頭的溫升現(xiàn)象，避免電纜接頭在運行中著火。

2.2 電纜溝測溫技術(shù)優(yōu)勢

1）實現(xiàn)全天 24 小時不間斷在線監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)一越限即報警（聲光報警），制定科學檢查，檢修計劃；

2）提高管理效率，節(jié)約企業(yè)成本；

3）避免危險區(qū)域人工巡檢的困難和危險；

4）實施預警報警系統(tǒng)，提前發(fā)現(xiàn)事故征兆，預防事故發(fā)生

5）對各節(jié)點溫度數(shù)據(jù)經(jīng)行存儲，以便隨時查看及后期分析等。

5）每處測點加裝 1 路水浸傳感器，及時監(jiān)測電纜溝等部位是否有水淹隱患。

2.3 電纜溝測溫系統(tǒng)組成

2.3.1 測溫主機

電纜溝測溫系統(tǒng)具有如下技術(shù)優(yōu)勢：

l 快速性

系統(tǒng)測溫、定位速度非常高。為了提高測量時間，采用了高速微弱信號處理技術(shù)優(yōu)勢，單次測量時間*短為 3s，響應速度快。

l 分布特性

電纜溝測溫系統(tǒng)可提供單條線路連續(xù)動態(tài)監(jiān)測長 1.5 公里范圍任一節(jié)點溫度的溫度變化信號，可任意設(shè)置各級溫度報警值。

l 準確性

該系統(tǒng)的溫度分辨率達到 0.5℃，溫度精度±1℃。

l 靈活性

監(jiān)測系統(tǒng)提供的是一個連續(xù)的動態(tài)監(jiān)測信號，系統(tǒng)可設(shè)置多級溫度點報警即系統(tǒng)支持多級報警，如 30℃預警，40℃報警等，并且可以根據(jù)環(huán)境不同進行報警點溫度參數(shù)設(shè)定；具有差定溫多種報警方式，并且報警參數(shù)可按客戶需求進行分區(qū)設(shè)置，報警方式靈活。

l 兼容性

系統(tǒng)主機為開放通信協(xié)議，提供與工作站聯(lián)接的通信接口，在中央控制室以漢化的圖文方式顯示溫度曲線、報警位置、報警溫度等全部信息；

系統(tǒng)可以通過 RS485、內(nèi)置繼電器、RJ45 或其它工業(yè)協(xié)議等輸出形式與 PC、消防報警系統(tǒng)等其它控制設(shè)備進行連動，進行聲光報警，信號輸出準確、完整。

l 安全性

電纜溝測溫系統(tǒng)具備安全記錄功能，可儲存一年以內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，并可進行有效審核。

2.3.2 溫度傳感器

用戶可通過監(jiān)控終端或后臺可以查看本產(chǎn)品測量的實時數(shù)據(jù)，接收終端和傳感器之間通過 RS485 通訊。一個接收顯示終端*多可接收 200 組*12=2400 個傳感器的數(shù)據(jù)，每個傳感器*多可外接 12 個測溫節(jié)點，1 路水浸傳感器。

2.3.2.1 傳感器性能指標

2.3.3 溫度監(jiān)控終端

2.3.3.1 、產(chǎn)品介紹

我公司針對電力、電氣設(shè)備連接點部位由于材料老化、接觸不良、電流過載等因素引起的溫升過高故障隱患，在原有基礎(chǔ)上，開發(fā)了能夠?qū)崟r監(jiān)測電力，電氣連接點溫度的新一代產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用*的內(nèi)核ARM芯片，10寸工業(yè)觸屏，嵌入式架構(gòu)，低功耗設(shè)計，光電隔離技術(shù)，具有隔離、抗干擾能力強、工作可靠、安裝方便等特點，很好的解決了高電壓狀態(tài)下的各種溫度監(jiān)測問題。

2.3.3.1、技術(shù)參數(shù)

2.3.3.1 、接線及安裝

(1) L N 為電源，AC/DC220V；

(2) A1 B1 分別為*路 RS485 通訊接口+ -；

(3) A2 B2 分別為第二路 RS485 通訊接口+ -，OA1-OB3 為報警輸出端口。

產(chǎn)品安裝分為兩種方式，嵌入式和壁掛式。

嵌入式安裝方法：盤面開孔尺寸為 263mm*159mm，四顆緊固螺釘擰緊即可。壁掛式安裝方法：在懸掛處安裝 2 顆 M4 螺釘，間距為：200mm，螺釘置入接

收裝置背部定位空即可。

2.3.4 用戶軟件

提供界面友好、操作簡單的電纜溝溫度監(jiān)測應用軟件。該軟件主要包括：溫度監(jiān)測、可視化顯示等功能模塊。

l 溫度曲線顯示

系統(tǒng)可以顯示實時整個電纜溝的溫度節(jié)點分布曲線，當某處溫度異常的時候通過曲線可以顯示該處溫度升高或降低。

l 歷史溫度統(tǒng)計

提供歷史溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，提供溫度變化趨勢，包括：（1）某時刻電纜不同位置的溫度分布曲線；（2）某天電纜某點的溫度變化曲線；（3）某時段電纜某點的溫度變化曲線；（4）某天*溫度變化曲線。

l 溫報警

提供定溫、溫升、區(qū)域溫差等多種靈活的溫報警方式，報警參數(shù)可以分級、分區(qū)域設(shè)置。當測量溫度過閾值溫度時，系統(tǒng)會自動發(fā)出聲音、文字、圖像等報警信號。如可設(shè)定多級定溫報警（如 30℃初報警，40℃預報警，50℃采取措施等）。

l 可視化界面

提供形象的可視化顯示界面，通過圖形組態(tài)模塊將測溫位置映射到圖像上， 一旦某點發(fā)生溫情況，報警信息直接顯示在圖像上，形象直觀。

3 體設(shè)計方案

3.1 系統(tǒng)設(shè)計目標

電纜溝測溫系統(tǒng)能將現(xiàn)場電纜溝區(qū)域以及配電室電纜橋架與電纜溝任意位置的實時溫度顯示出來，及時發(fā)現(xiàn)過熱點，電纜任意一個測點上一旦發(fā)現(xiàn)所測量環(huán)境溫度值或者溫升速率過設(shè)定閾值時，系統(tǒng)自動報警，并通過以太網(wǎng)或者繼電器將實時報警信號送到監(jiān)控室，便于值班人員處理。設(shè)計目標包括：

? 實時在線的溫度監(jiān)測；

? 提供溫危險的早期探測；

? 清楚指示溫危險地點；

? 將報警信號傳送至監(jiān)控室，供值班人員處理或者溫報警控制系統(tǒng)應急、聯(lián)動控制。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

GA173-2002 計算機信息系統(tǒng)防雷保安器GB 50059-2011 35～110kV 變電所設(shè)計規(guī)程

DL/T 5056-2007 變電所平面布置設(shè)計技術(shù)規(guī)程GB50217－2007 電力工程電纜設(shè)計規(guī)范

GB50168－2006 電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范GB/T4942.2—93 低壓電氣外殼防護等級

GB50303-2011 建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB/T8567－2006 計算機軟件文檔編制規(guī)范

GB50057-2010 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范

GB50343-2012 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范

GB/T17626.2-2006 電磁兼容試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗GB/T 電磁兼容試驗和測量技術(shù) 振蕩波抗擾度試驗GB/T 9969-2008 工業(yè)產(chǎn)品使用說明書 則

GB/T 11920-2008 電站電氣部分集中控制設(shè)備及系統(tǒng)通用技術(shù)條件IEC144 低壓開關(guān)和控制設(shè)備的外殼防護等級

ANSI/NFPA 70 *電氣規(guī)程

ANSI NEMA 工業(yè)控制設(shè)備和系統(tǒng)外殼

ANSI-C39.5 電氣和電子測量和控制儀表的安全要求

ISA-RP55.1 數(shù)字計算機硬件測試

NEMA-ICS4 工業(yè)控制設(shè)備及系統(tǒng)的端子板相關(guān)的安裝工程質(zhì)量檢驗評定標準。

其它與本合約工作內(nèi)容有關(guān)的*、地方或國際標準。

3.3 現(xiàn)場設(shè)備布置

對現(xiàn)場電纜溝區(qū)域及每層電纜橋架任意位置進行實時溫度測量，做到預防為主。電纜接頭上一旦發(fā)現(xiàn)所測量溫度值過設(shè)定閾值時，系統(tǒng)自動報警，并通過以太網(wǎng)或者繼電器將實時報警信號送到監(jiān)控室，便于值班員處理。

測量主機放置于主控室，測量主機內(nèi)含高性能嵌入式工控機，安裝有測溫系統(tǒng)服務端應用軟件。測量主機通過 VGA 接口液晶顯示器 1 臺，用于顯示溫度分布曲線、可視化界面以及報警信息。

溫度監(jiān)控終端及傳感器電源模塊安裝在離測溫線路*近的配電站中，可采用嵌入式或壁掛式安裝。

3.4 傳感器安裝方式

每個傳感器*多可配置 12 路感溫探頭，探頭引線*長距離 10 米。傳感器之間采用 4 芯防水航空插頭級聯(lián)，任意兩個級聯(lián)的傳感器之間不過 200 米，傳感器的電源及通信線路為整根帶保護層的 4 芯線纜，其中電源線纜經(jīng)過加粗處理，485 通信線纜采用雙絞屏蔽保護，以保證供電及通信正常可靠。

3.5 系統(tǒng)通訊

PC 與 PC 間的通信聯(lián)絡技術(shù)的使用，意味著可以在遠距離控制中心重現(xiàn)現(xiàn)場信息，這種信息對于實現(xiàn)無人化值守的控制室是有極大幫助的。在此項目中，我們可以通過控制室與控制中心的計算機連接進行數(shù)據(jù)的互換。

本項目具體配接如下：

ü 后臺工控機的 VGA 接口與一臺液晶顯示器（監(jiān)控室內(nèi)）相連，用于顯示系統(tǒng)采集的溫度信息（圖、文信息）。

ü 后臺工控機的 RJ45 接口可以通過 Modem 將測量主機接入企業(yè)局域網(wǎng)， 以實現(xiàn)用戶電腦遠程查看溫度信息和報警信息。

ü 后臺工控機的顯示器顯示運行狀態(tài)、系統(tǒng)故障（傳感器故障、硬件故障等）、溫報警信息，并提供聲音機畫面信息；