1 概述
1.1 電纜火災起因及特點
據統計分析，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→間歇或連續放電→電纜絕緣明顯下降局部發熱→電纜某處爆炸或發生電弧，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、發電廠等大型工業企業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消防事故中占 15.6%，事故主要由電纜本身故障和外部環境引起的，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，在火災發生之前及時、準確的監測電纜溫度的變化并發出預警，使用戶有充分的時間采取相應的措施，避免發生事故或引起火災尤為重要。
1.2 電纜溝電纜溫度監測的意義
對電纜實時進行溫度監測，會有如下益處：
l 及時發現過熱點（特別是事故隱患的電纜接頭）和其它環境異常；
l 由人工巡檢向自動化過程狀態實時監測轉變；
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評估。
2 電纜溝測溫系統介紹
2.1 電纜溝測溫簡介
在電力系統中，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熱現象，而且，發熱問題是一個不斷累積的過程，
如果不加以控制，發熱程度會不斷加劇，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節，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視和管理是電纜防火的重要環節，為解決電纜接頭的發熱問題，我公司專門開發了針對地纜溝電纜接頭測溫的在線監測系統，能及時發現電纜接頭的溫升現象，避免電纜接頭在運行中著火。
2.2 電纜溝測溫技術優勢
1）實現全天 24 小時不間斷在線監測，監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，節約企業成本；
3）避免危險區域人工巡檢的困難和危險；
4）實施預警報警系統，提前發現事故征兆，預防事故發生
5）對各節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，及時監測電纜溝等部位是否有水淹隱患。
2.3 電纜溝測溫系統組成
2.3.1 測溫主機
電纜溝測溫系統具有如下技術優勢：
l 快速性
系統測溫、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
電纜溝測溫系統可提供單條線路連續動態監測長 1.5 公里范圍任一節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
該系統的溫度分辨率達到 0.5℃，溫度精度±1℃。
l 靈活性
監測系統提供的是一個連續的動態監測信號，系統可設置多級溫度點報警即系統支持多級報警，如 30℃預警，40℃報警等，并且可以根據環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設置，報警方式靈活。
l 兼容性
系統主機為開放通信協議，提供與工作站聯接的通信接口，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；
系統可以通過 RS485、內置繼電器、RJ45 或其它工業協議等輸出形式與 PC、消防報警系統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，開發了能夠實時監測電力，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下的各種溫度監測問題。
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測應用軟件。該軟件主要包括：溫度監測、可視化顯示等功能模塊。
l 溫度曲線顯示
系統可以顯示實時整個電纜溝的溫度節點分布曲線，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 歷史溫度統計
提供歷史溫度數據統計分析功能，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、區域溫差等多種靈活的溫報警方式，報警參數可以分級、分區域設置。當測量溫度過閾值溫度時，系統會自動發出聲音、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，通過圖形組態模塊將測溫位置映射到圖像上， 一旦某點發生溫情況，報警信息直接顯示在圖像上，形象直觀。
3 體設計方案
3.1 系統設計目標
電纜溝測溫系統能將現場電纜溝區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，及時發現過熱點，電纜任意一個測點上一旦發現所測量環境溫度值或者溫升速率過設定閾值時，系統自動報警，并通過以太網或者繼電器將實時報警信號送到監控室，便于值班人員處理。設計目標包括：
? 實時在線的溫度監測；
? 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控室，供值班人員處理或者溫報警控制系統應急、聯動控制。
3.2 系統設計規范
GA173-2002 計算機信息系統防雷保安器GB 50059-2011 35～110kV 變電所設計規程
DL/T 5056-2007 變電所平面布置設計技術規程GB50217－2007 電力工程電纜設計規范
GB50168－2006 電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范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范GB/T8567－2006 計算機軟件文檔編制規范
GB50057-2010 建筑物防雷設計規范
GB50343-2012 建筑物電子信息系統防雷技術規范
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 *電氣規程
ANSI NEMA 工業控制設備和系統外殼
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 工業控制設備及系統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。電纜接頭上一旦發現所測量溫度值過設定閾值時，系統自動報警，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，任意兩個級聯的傳感器之間不過 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常可靠。
3.5 系統通訊
PC 與 PC 間的通信聯絡技術的使用，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（監控室內）相連，用于顯示系統采集的溫度信息（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、系統故障（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 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
傳感器之間級聯線
米
主材
3
智能在線監測
終端
數據接收顯示及轉發
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
監控軟件
套
軟件
7
工控機
安裝監控軟件（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
