1 概述

1.1 电缆火灾起因及特点

据统计分析，引起电缆沟、电缆桥架、隧道火灾的原因主要有两大类：

（1） 内因：由电缆自己本身引起火灾故障。电力电缆产生故障的原因很多，归纳有以下几点：

a、电缆产品的质量问题；

b、电缆运行时间较长，产生老化；

c、电缆长期过负荷运行或处于恶劣的环境中； d、电缆施工质量或接头制作工艺水平较低；

e、人为对电缆的破坏。

（2） 外因：可燃气体(如煤气、天然气、沼气等)串入电缆桥架，当遇到明火(人为或电缆放电等)便立即引起整段电缆爆炸失火。

作为电缆本身，无论是什么原因引起火灾事故，它们着火都要经历如下几个过程：电缆某处绝缘受损→间歇或连续放电→电缆绝缘明显下降局部发热→电缆某处爆炸或发生电弧，并产生不良气体→整个电缆桥架、电缆沟失火。

电缆火灾特点：（1）蔓延快、火势猛。电缆本身是一种易燃物，由于电缆隧道内的电缆数量越来越多，又采用隧道和架空密集敷设，有的还处于与高温热管道重迭或交错布置的环境中，电缆夹层更是布满蜘蛛网似的电缆，再加上电缆

竖井的高差形成自然抽风，以及发生故障或火情的电缆又不能马上断电。因此， 这些场所一旦着火，火势就特别凶猛，而且危害性也特别大。（2）抢修困难。电缆着火时产生大量的烟雾和有毒气体，CO、CO2 含量很高，特别是普通塑料电缆不但易着火，而且产生气体通过缝隙、孔洞会弥漫到电气装置室内，形成稀盐酸附着在电气装置上，并形成一层导电膜，严重降低了设备和接线回路的绝缘，因此即使火被扑灭后，仍影响安全运行。这种灾害称为二次危害。

化工厂、发电厂等大型工业企业内敷设有大量的动力电缆和控制电缆，连接着各种高压设备，这些电缆分布在电缆竖井、电缆隧道、电缆桥架、电缆夹层内。

电缆火灾事故在工业消防事故中占 15.6%，事故主要由电缆本身故障和外部环境引起的，其中电缆本身故障引起的占 25%左右。

火灾事故大部分是由于温度过高引起的，因此，在火灾发生之前及时、准确的监测电缆温度的变化并发出预警，使用户有充分的时间采取相应的措施，避免发生事故或引起火灾尤为重要。

1.2 电缆沟电缆温度监测的意义

对电缆实时进行温度监测，会有如下益处：

l 及时发现过热点（特别是事故隐患的电缆接头）和其它环境异常；

l 由人工巡检向自动化过程状态实时监测转变；

l 延缓例行维护等投资花费；

l 安全地增加回路载流量；

l 可以实现周期性的紧急状态评估。

2 电缆沟测温系统介绍

2.1 电缆沟测温简介

在电力系统中，温度是表征一次设备运行是否正常的一个重要参数。尤其是一次设备的连接部位，由于设备制造的原因、设备受环境污染、设备长期运行、严重超载运行、触点氧化、电弧冲击等原因造成接触电阻增大，因此在电能传输时往往会在电缆连接处产生发热现象，而且，发热问题是一个不断累积的过程，

如果不加以控制，发热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。

电缆沟是用以敷设和更换电力或电讯电缆设施的地下管道，也是被敷设电缆设施的围护结构，有矩形、圆形、拱形等管道结构形式。电缆接头是电缆绝缘的薄弱环节，电缆接头故障很容易导致电缆火灾事故，所以加强对电缆接头的监视和管理是电缆防火的重要环节，为解决电缆接头的发热问题，我公司专门开发了针对地缆沟电缆接头测温的在线监测系统，能及时发现电缆接头的温升现象，避免电缆接头在运行中着火。

2.2 电缆沟测温技术

1）实现全天 24 小时不间断在线监测，监测数据一越限即报警（声光报警），制定科学检查，检修计划；

2）提高管理效率，节约企业成本；

3）避免危险区域人工巡检的困难和危险；

4）实施预警报警系统，提前发现事故征兆，预防事故发生

5）对各节点温度数据经行存储，以便随时查看及后期分析等。

5）每处测点加装 1 路水浸传感器，及时监测电缆沟等部位是否有水淹隐患。

2.3 电缆沟测温系统组成

2.3.1 测温主机

电缆沟测温系统具有如下技术特点：

l 快速性

系统测温、定位速度非常高。为了提高测量时间，采用了高速微弱信号处理技术，单次测量时间短为 3s，响应速度快。

l 分布特性

电缆沟测温系统可提供单条线路连续动态监测长 1.5 公里范围任一节点温

度的温度变化信号，可任意设置各级温度报警值。

l 准确性

该系统的温度分辨率达到 0.5℃，温度精度±1℃。

l 灵活性

监测系统提供的是一个连续的动态监测信号，系统可设置多级温度点报警即系统支持多级报警，如 30℃预警，40℃报警等，并且可以根据环境不同进行报警点温度参数设定；具有差定温多种报警方式，并且报警参数可按客户需求进行分区设置，报警方式灵活。

l 兼容性

系统主机为开放通信协议，提供与工作站联接的通信接口，在中央控制室以汉化的图文方式显示温度曲线、报警位置、报警温度等全部信息；

系统可以通过 RS485、内置继电器、RJ45 或其它工业协议等输出形式与 PC、消防报警系统等其它控制设备进行连动，进行声光报警，信号输出准确、完整。

l 安全性

电缆沟测温系统具备安全记录功能，可储存一年以内的历史数据，并可进行审核。

2.3.2 温度传感器

用户可通过监控终端或后台可以查看本产品测量的实时数据，接收终端和传感器之间通过 RS485 通讯。一个接收显示终端可接收 200 组*12=2400 个传感器的数据，每个传感器可外接 12 个测温节点，1 路水浸传感器。

2.3.2.1 传感器性能指标

2.3.3 温度监控终端

2.3.3.1 、产品介绍

我公司针对电力、电气设备连接点部位由于材料老化、接触不良、电流过载等因素引起的温升过高故障隐患，在原有基础上，开发了能够实时监测电力，电气连接点温度的新一代产品。该产品采用先进的内核ARM芯片，10寸工

业触屏，嵌入式架构，超低功耗设计，光电隔离技术，具有隔离彻底、抗干扰能力强、工作可靠、安装方便等特点，很好的解决了高电压状态下的各种温度监测问题。

2.3.3.1、技术参数

2.3.3.1 、接线及安装

(1) L N 为电源，AC/DC220V；

(2) A1 B1 分别为一路 RS485 通讯接口+ -；

(3) A2 B2 分别为二路 RS485 通讯接口+ -，OA1-OB3 为报警输出端口。

产品安装分为两种方式，嵌入式和壁挂式。

嵌入式安装方法：盘面开孔尺寸为 263mm*159mm，四颗紧固螺钉拧紧即可。壁挂式安装方法：在悬挂处安装 2 颗 M4 螺钉，间距为：200mm，螺钉置入接

收装置背部定位空即可。

2.3.4 用户软件

提供界面友好、操作简单的电缆沟温度监测应用软件。该软件主要包括：温度监测、可视化显示等功能模块。

l 温度曲线显示

系统可以显示实时整个电缆沟的温度节点分布曲线，当某处温度异常的时候通过曲线可以显示该处温度升高或降低。

l 历史温度统计

提供历史温度数据统计分析功能，提供温度变化趋势，包括：（1）某时刻电缆不同位置的温度分布曲线；（2）某天电缆某点的温度变化曲线；（3）某时段电缆某点的温度变化曲线；（4）某天高温度变化曲线。

l 超温报警

提供定温、温升、区域温差等多种灵活的超温报警方式，报警参数可以分级、分区域设置。当测量温度超过阈值温度时，系统会自动发出声音、文字、图像等报警信号。如可设定多级定温报警（如 30℃初报警，40℃预报警，50℃采取措施等）。

l 可视化界面

提供形象的可视化显示界面，通过图形组态模块将测温位置映射到图像上， 一旦某点发生超温情况，报警信息直接显示在图像上，形象直观。

3 总体设计方案

3.1 系统设计目标

电缆沟测温系统能将现场电缆沟区域以及配电室电缆桥架与电缆沟任意位置的实时温度显示出来，及时发现过热点，电缆任意一个测点上一旦发现所测量环境温度值或者温升速率超过设定阈值时，系统自动报警，并通过以太网或者继电器将实时报警信号送到监控室，便于值班人员处理。设计目标包括：

? 实时在线的温度监测；

? 提供超温危险的早期探测；

? 清楚指示超温危险地点；

? 将报警信号传送至监控室，供值班人员处理或者超温报警控制系统应急、联动控制。

3.2 系统设计规范

GA173-2002 计算机信息系统防雷保安器GB 50059-2011 35～110kV 变电所设计规程

DL/T 5056-2007 变电所总平面布置设计技术规程GB50217－2007 电力工程电缆设计规范

GB50168－2006 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB/T4942.2—93 低压电气外壳防护等级

GB50303-2011 建筑电气工程施工质量验收规范GB/T8567－2006 计算机软件文档编制规范

GB50057-2010 建筑物防雷设计规范

GB50343-2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范

GB/T17626.2-2006 电磁兼容试验和测量技术 静电放电抗扰度试验GB/T17626.12-1998 电磁兼容试验和测量技术 振荡波抗扰度试验GB/T 9969-2008 工业产品使用说明书 总则

GB/T 11920-2008 电站电气部分集中控制设备及系统通用技术条件IEC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级

ANSI/NFPA 70 电气规程

ANSI NEMA 工业控制设备和系统外壳

ANSI-C39.5 电气和电子测量和控制仪表的安全要求

ISA-RP55.1 数字计算机硬件测试

NEMA-ICS4 工业控制设备及系统的端子板相关的安装工程质量检验评定标准。

其它与本合约工作内容有关的、地方或国际标准。

3.3 现场设备布置

对现场电缆沟区域及每层电缆桥架任意位置进行实时温度测量，做到预防为主。电缆接头上一旦发现所测量温度值超过设定阈值时，系统自动报警，并通过以太网或者继电器将实时报警信号送到监控室，便于值班员处理。

测量主机放置于主控室，测量主机内含高性能嵌入式工控机，安装有测温系统服务端应用软件。测量主机通过 VGA 接口液晶显示器 1 台，用于显示温度分布曲线、可视化界面以及报警信息。

温度监控终端及传感器电源模块安装在离测温线路近的配电站中，可采用嵌入式或壁挂式安装。

3.4 传感器安装方式

        每个传感器可配置 12 路感温探头，探头引线距离 10 米内。传感器之间采用 4 芯防水航空插头级联，任意两个级联的传感器之间不超过 200 米，传感器的电源及通信线路为整根带保护层的 4 芯线缆，其中电源线缆经过加粗处理，485 通信线缆采用双绞屏蔽保护，以供电及通信正常可靠。

3.5 系统通讯

PC 与 PC 间的通信联络技术的使用，意味着可以在远距离控制中心重现现场信息，这种信息对于实现无人化值守的控制室是有大帮助的。在此项目中，我们可以通过控制室与控制中心的计算机连接进行数据的互换。

本项目具体配接如下：

ü 后台工控机的 VGA 接口与一台液晶显示器（监控室内）相连，用于显示系统采集的温度信息（图、文信息）。

ü 后台工控机的 RJ45 接口可以通过 Modem 将测量主机接入企业局域网， 以实现用户电脑远程查看温度信息和报警信息。

ü 后台工控机的显示器显示运行状态、系统故障（传感器故障、硬件故障等）、超温报警信息，并提供声音机画面信息；

3.6 系统性能指标

ü 测量距离:1500m（单通道）

ü 测量通道： 1（包括分支线）

ü 测量时间：≤3s

ü 温度分辨率：0.1℃

ü 温度测量范围：-20℃～125℃

ü 后台工控机工作温度：-40℃～85℃

ü 报警温度设定范围：-20℃～125℃(可调)

3.7 主机设备架构方案

1、砥柱变电站—一 1#塔干，电缆长度为 1100 米，通过电缆沟铺设，线路共 4 根 185mm2线缆，电缆中间接头为 8 个，分布在这条电缆沟的不同区域； 所需产品数量：

3.8 配置清单