1 概述
1.1 電纜火災起因及特點
據統(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） 內因：由電纜自己本身引起火災故障。電力電纜產生故障的原因很多，歸納有以下幾點：
a、電纜產品的質量問題；
b、電纜運行時間較長，產生老化；
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，由于電纜隧道內的電纜數量越來越多，又采用隧道和架空密集敷設，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，而且產生氯化氫氣體通過縫隙、孔洞會彌漫到電氣裝置室內，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)內敷設有大量的動力電纜和控制電纜，連接著各種高壓設備，這些電纜分布在電纜豎井、電纜隧道、電纜橋架、電纜夾層內。
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，溫度是表征一次設備運行是否正常的一個重要參數。尤其是一次設備的連接部位，由于設備制造的原因、設備受環(huán)境污染、設備長期運行、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生發(fā)熱現象，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備壽命產生很大的影響。
電纜溝是用以敷設和更換電力或電訊電纜設施的地下管道，也是被敷設電纜設施的圍護結構，有矩形、圓形、拱形等管道結構形式。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)現電纜接頭的溫升現象，避免電纜接頭在運行中著火。
2.2 電纜溝測溫技術優(yōu)勢
1）實現全天 24 小時不間斷在線監(jiān)測，監(jiān)測數據一越限即報警（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)現事故征兆，預防事故發(fā)生
5）對各節(jié)點溫度數據經行存儲，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，并且可以根據環(huán)境不同進行報警點溫度參數設定；具有差定溫多種報警方式，并且報警參數可按客戶需求進行分區(qū)設置，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，可儲存一年以內的歷史數據，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品測量的實時數據，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 個傳感器的數據，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
供電電壓
DC 36V
設備功率
≤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℃
測溫點數
標配 12 路測溫點
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
防護等級
IP68
2.3.3 溫度監(jiān)控終端
2.3.3.1 、產品介紹
我公司針對電力、電氣設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，在原有基礎上，開發(fā)了能夠實時監(jiān)測電力，電氣連接點溫度的新一代產品。該產品采用*的內核ARM芯片，10寸工業(yè)觸屏，嵌入式架構，低功耗設計，光電隔離技術，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、技術參數
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 9600bps
LCD 顯示
10 寸觸屏液晶顯示
溫度變化曲線
2 小時
溫度采集點數
<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 為報警輸出端口。
產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
提供歷史溫度數據統(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，報警參數可以分級、分區(qū)域設置。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 體設計方案
3.1 系統(tǒng)設計目標
電纜溝測溫系統(tǒng)能將現場電纜溝區(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)現過熱點，電纜任意一個測點上一旦發(fā)現所測量環(huán)境溫度值或者溫升速率過設定閾值時，系統(tǒng)自動報警，并通過以太網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 變電所設計規(guī)程
DL/T 5056-2007 變電所平面布置設計技術規(guī)程GB50217－2007 電力工程電纜設計規(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 建筑物防雷設計規(guī)范
GB50343-2012 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范
GB/T17626.2-2006 電磁兼容試驗和測量技術 靜電放電抗擾度試驗GB/T 電磁兼容試驗和測量技術 振蕩波抗擾度試驗GB/T 9969-2008 工業(yè)產品使用說明書 則
GB/T 11920-2008 電站電氣部分集中控制設備及系統(tǒng)通用技術條件IEC144 低壓開關和控制設備的外殼防護等級
ANSI/NFPA 70 *電氣規(guī)程
ANSI NEMA 工業(yè)控制設備和系統(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 數字計算機硬件測試
NEMA-ICS4 工業(yè)控制設備及系統(tǒng)的端子板相關的安裝工程質量檢驗評定標準。
其它與本合約工作內容有關的*、地方或國際標準。
3.3 現場設備布置
對現場電纜溝區(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)現所測量溫度值過設定閾值時，系統(tǒng)自動報警，并通過以太網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?？煽?。
3.5 系統(tǒng)通訊
PC 與 PC 間的通信聯(lián)絡技術的使用，意味著可以在遠距離控制中心重現現場信息，這種信息對于實現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據的互換。
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）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， 以實現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；
3.6 系統(tǒng)性能指標
ü 測量距離:1500m（單通道）
ü 測量通道： 1（包括分支線）
ü 測量時間：≤3s
ü 溫度分辨率：0.1℃
ü 溫度測量范圍：-20℃～125℃
ü 后臺工控機工作溫度：-40℃～85℃
ü 報警溫度設定范圍：-20℃～125℃(可調)
3.7 主機設備架構方案
1、砥柱變電站—一 1#塔干，電纜長度為 1100 米，通過電纜溝鋪設，線路共 4 根 185mm2線纜，電纜中間接頭為 8 個，分布在這條電纜溝的不同區(qū)域； 所需產品數量：
項目 數量 長度 備注
多通道電纜溝測溫裝置
- 12路測溫，1路水浸，也可根據現場實際接頭位置確認測溫路數
航空插頭接線
米 個傳感器之間級聯(lián)用米數，接電源傳感器用 米線， 米預留
數量
米
3.8 配置清單
序號
設備材料名稱
規(guī) 格
單位
數量
備注
1
多通道電纜溝測溫裝置
12 路測溫，1 路水浸
臺
主機
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
數據接收顯示及轉發(fā)
臺
主機
4
GPRS 通信模塊
用于遠距離信號傳輸
個
主機
5
電源模塊
AC220-DC36V
臺
主機
6
監(jiān)控軟件
套
軟件
7
工控機
安裝監(jiān)控軟件（包括鼠標、鍵盤）
1
主機
8
顯示器
17 寸
臺
主機
9
電源線
監(jiān)控設備及電源模塊布線
米
輔件
10
傳感器固定件
扎帶等
套
輔件
