1 概述

1.1 電纜火災(zāi)起因及特點(diǎn)

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

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

a、電纜產(chǎn)品的質(zhì)量問題；

b、電纜運(yùn)行時(shí)間較長，產(chǎn)生老化；

c、電纜長期過負(fù)荷運(yùn)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?xì)怏w(如煤氣、天然氣、沼氣等)串入電纜橋架，當(dāng)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(zāi)事故，它們著火都要經(jīng)歷如下幾個(gè)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?xì)怏w→整個(gè)電纜橋架、電纜溝失火。

電纜火災(zāi)特點(diǎn)：（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?zé)峁艿乐氐蚪诲e(cuò)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(fēng)，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(shí)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(huì)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(dǎo)電膜，嚴(yán)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(yùn)行。這種災(zāi)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(dòng)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(zāi)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(zāi)事故大部分是由于溫度過高引起的，因此，在火災(zāi)發(fā)生之前及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測電纜溫度的變化并發(fā)出預(yù)警，使用戶有充分的時(shí)間采取相應(yīng)的措施，避免發(fā)生事故或引起火災(zāi)尤為重要。

1.2 電纜溝電纜溫度監(jiān)測的意義

對電纜實(shí)時(shí)進(jìn)行溫度監(jiān)測，會(huì)有如下益處：

l 及時(shí)發(fā)現(xiàn)過熱點(diǎn)（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(dòng)化過程狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測轉(zhuǎn)變；

l 延緩例行維護(hù)等投資花費(fèi)；

l 安全地增加回路載流量；

l 可以實(shí)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(yùn)行是否正常的一個(gè)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(yùn)行、嚴(yán)重載運(yùn)行、觸點(diǎn)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(shí)往往會(huì)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(gè)不斷累積的過程，

如果不加以控制，發(fā)熱程度會(huì)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(hù)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(dǎo)致電纜火災(zāi)事故，所以加強(qiáng)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(shí)發(fā)現(xiàn)電纜接頭的溫升現(xiàn)象，避免電纜接頭在運(yùn)行中著火。

2.2 電纜溝測溫技術(shù)優(yōu)勢

1）實(shí)現(xiàn)全天 24 小時(shí)不間斷在線監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)一越限即報(bào)警（聲光報(bào)警），制定科學(xué)檢查，檢修計(jì)劃；

2）提高管理效率，節(jié)約企業(yè)成本；

3）避免危險(xiǎn)區(qū)域人工巡檢的困難和危險(xiǎn)；

4）實(shí)施預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)，提前發(fā)現(xiàn)事故征兆，預(yù)防事故發(fā)生

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

5）每處測點(diǎn)加裝 1 路水浸傳感器，及時(shí)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(jī)

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(shí)間，采用了高速微弱信號處理技術(shù)優(yōu)勢，單次測量時(shí)間*短為 3s，響應(yīng)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(dòng)態(tài)監(jiān)測長 1.5 公里范圍任一節(jié)點(diǎn)溫度的溫度變化信號，可任意設(shè)置各級溫度報(bào)警值。

l 準(zhǔn)確性

該系統(tǒng)的溫度分辨率達(dá)到 0.5℃，溫度精度±1℃。

l 靈活性

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

l 兼容性

系統(tǒng)主機(jī)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(bào)警位置、報(bào)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(bào)警系統(tǒng)等其它控制設(shè)備進(jìn)行連動(dòng)，進(jìn)行聲光報(bào)警，信號輸出準(zhǔn)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(jìn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，接收終端和傳感器之間通過 RS485 通訊。一個(gè)接收顯示終端*多可接收 200 組*12=2400 個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，每個(gè)傳感器*多可外接 12 個(gè)測溫節(jié)點(diǎn)，1 路水浸傳感器。

2.3.2.1 傳感器性能指標(biāo)

供電電壓

DC 36V

設(shè)備功率

≤0.1W

工作溫度

-40～85℃

工作環(huán)境

濕度≤95%RH，海拔≤4000m

測溫范圍

-20～+125℃

測溫點(diǎn)數(shù)

標(biāo)配 12 路測溫點(diǎn)

溫度精度

±1.0℃

通信速率

9600bps

通信方式

RS-485

通信距離

≤1000m

傳感器

引線長度

≤10 m

水浸傳感器

1 路

防護(hù)等級

IP68

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(diǎn)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(shí)監(jiān)測電力，電氣連接點(diǎn)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(jì)，光電隔離技術(shù)，具有隔離、抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠、安裝方便等特點(diǎn)，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)

電源輸入

AC220V±20% DC110～ 220V

*功耗

≤3W

RS485 通訊距離

<1200m

RS485 通訊速率

2400~9600 bps, Modbus,默認(rèn) 9600bps

LCD 顯示

10 寸觸屏液晶顯示

溫度變化曲線

2 小時(shí)

溫度采集點(diǎn)數(shù)

<2400（200 組）

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(bào)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(yīng)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(shí)時(shí)整個(gè)電纜溝的溫度節(jié)點(diǎn)分布曲線，當(dāng)某處溫度異常的時(shí)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(jì)

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

l 溫報(bào)警

提供定溫、溫升、區(qū)域溫差等多種靈活的溫報(bào)警方式，報(bào)警參數(shù)可以分級、分區(qū)域設(shè)置。當(dāng)測量溫度過閾值溫度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲音、文字、圖像等報(bào)警信號。如可設(shè)定多級定溫報(bào)警（如 30℃初報(bào)警，40℃預(yù)報(bào)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(diǎn)發(fā)生溫情況，報(bào)警信息直接顯示在圖像上，形象直觀。

3 體設(shè)計(jì)方案

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

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(shí)時(shí)溫度顯示出來，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過熱點(diǎn)，電纜任意一個(gè)測點(diǎn)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(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并通過以太網(wǎng)或者繼電器將實(shí)時(shí)報(bào)警信號送到監(jiān)控室，便于值班人員處理。設(shè)計(jì)目標(biāo)包括：

? 實(shí)時(shí)在線的溫度監(jiān)測；

? 提供溫危險(xiǎn)的早期探測；

? 清楚指示溫危險(xiǎn)地點(diǎn)；

? 將報(bào)警信號傳送至監(jiān)控室，供值班人員處理或者溫報(bào)警控制系統(tǒng)應(yīng)急、聯(lián)動(dòng)控制。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

GA173-2002 計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器GB 50059-2011 35～110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)程

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

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

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

GB50057-2010 建筑物防雷設(shè)計(jì)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(yàn)和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)GB/T 電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù) 振蕩波抗擾度試驗(yàn)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(hù)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(jì)算機(jī)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(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)。

其它與本合約工作內(nèi)容有關(guān)的*、地方或國際標(biāo)準(zhǔn)。

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(jìn)行實(shí)時(shí)溫度測量，做到預(yù)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(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并通過以太網(wǎng)或者繼電器將實(shí)時(shí)報(bào)警信號送到監(jiān)控室，便于值班員處理。

測量主機(jī)放置于主控室，測量主機(jī)內(nèi)含高性能嵌入式工控機(jī)，安裝有測溫系統(tǒng)服務(wù)端應(yīng)用軟件。測量主機(jī)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(bào)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(gè)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(gè)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(hù)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(hù)，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(luò)技術(shù)的使用，意味著可以在遠(yuǎn)距離控制中心重現(xiàn)現(xiàn)場信息，這種信息對于實(shí)現(xiàn)無人化值守的控制室是有極大幫助的。在此項(xiàng)目中，我們可以通過控制室與控制中心的計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的互換。

本項(xiàng)目具體配接如下：

ü 后臺工控機(jī)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(jī)的 RJ45 接口可以通過 Modem 將測量主機(jī)接入企業(yè)局域網(wǎng)， 以實(shí)現(xiàn)用戶電腦遠(yuǎn)程查看溫度信息和報(bào)警信息。

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

3.6 系統(tǒng)性能指標(biāo)

ü 測量距離:1500m（單通道）

ü 測量通道： 1（包括分支線）

ü 測量時(shí)間：≤3s

ü 溫度分辨率：0.1℃

ü 溫度測量范圍：-20℃～125℃

ü 后臺工控機(jī)工作溫度：-40℃～85℃

ü 報(bào)警溫度設(shè)定范圍：-20℃～125℃(可調(diào))

3.7 主機(jī)設(shè)備架構(gòu)方案

1、砥柱變電站—一 1#塔干，電纜長度為 1100 米，通過電纜溝鋪設(shè)，線路共 4 根 185mm2線纜，電纜中間接頭為 8 個(gè)，分布在這條電纜溝的不同區(qū)域； 所需產(chǎn)品數(shù)量：

項(xiàng)目 數(shù)量 長度 備注

多通道電纜溝測溫裝置

- 12路測溫，1路水浸，也可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際接頭位置確認(rèn)測溫路數(shù)

航空插頭接線

米 個(gè)傳感器之間級聯(lián)用米數(shù)，接電源傳感器用    米線，  米預(yù)留

數(shù)量

米

3.8 配置清單

序號

設(shè)備材料名稱

規(guī) 格

單位

數(shù)量

備注

1

多通道電纜溝測溫裝置

12 路測溫，1 路水浸

臺

主機(jī)

2

航空插頭接線

傳感器之間級聯(lián)線

米

主材

3

智能在線監(jiān)測

終端

數(shù)據(jù)接收顯示及轉(zhuǎn)發(fā)

臺

主機(jī)

4

GPRS 通信模塊

用于遠(yuǎn)距離信號傳輸

個(gè)

主機(jī)

5

電源模塊

AC220-DC36V

臺

主機(jī)

6

監(jiān)控軟件

套

軟件

7

工控機(jī)

安裝監(jiān)控軟件（包括鼠標(biāo)、鍵盤）

1

主機(jī)

8

顯示器

17 寸

臺

主機(jī)

9

電源線

監(jiān)控設(shè)備及電源模塊布線

米

輔件

10

傳感器固定件

扎帶等

套

輔件