电缆温度故障在线预警系统的分析与应用

电缆温度故障在线预警系统的分析与应用 电缆温度故障在线预警系统的分析与应用 摘 要 电力电缆一旦发生火灾，将会造成重大损失。本文分析了电缆发生故障的原因，就某气田供电系统中电缆温度故障在线预警系统的应用情况，阐述了电缆故障在线监测系统的功能和应用。该系统的温度在线监测和火灾预警功能，对保证电力电缆的安全运行，减少经济损失起到重要作用。 关键词 电缆故障;温度在线监测;火灾预警 中图分类号tm247 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)56-0124-02 电缆故障在线监测及火灾预警系统，是一套功能强大的发热故障在线实时监测、诊断及预警系统;是一套技术先进的基于现场总线的监测及分析系统。它能有效地辨识电缆及其接头的老化、过热和火灾的发生。对电缆过热引起火灾的早期预测的能力，为现场设备的安全运行提供了有力保证，同时该系统又是电缆设备故障的预知维修系统，它能在电缆设备发生故障之前报警并提出检修建议，完善的智能化的现场总线网络使这一切能得到无限延伸。某气田在35kv高压电缆线路中就使用了电缆故障在线检测及火灾预警系统。 1 概况简介 某气田35kv高压电缆线路从220kv变电站35kv高压室引出9条35kv高压电力电缆至天然气净化厂，电缆线路主要采用电缆沟形式，9条电缆从变电所至后巴河对岸分2个电缆沟敷设，一回采用 桁架跨越后巴河，另外一回采用电缆沟穿越后巴河，两回过河后汇成一个电缆沟，左转直行，右转90?沿净化厂东侧的山坡最后引至净化厂各35kv变电所。线路共穿越公路2次，土路3次，在建的高速公路1次，河流1次;跨越河流1次。电力电缆型号选用zr-yjv32-26/35kv-3×300，电缆沟总长1 014.1m，单根电缆最长2 340m。 2 电缆接头热故障原因分析 电缆接头发热故障可分为外部热故障和内部热故障两类: 1)外部热故障 电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患。此类故障占外部热故障的90%以上。统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据，可以看到线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的 77%，它们的平均温升约在 30?左右，其它外部接头的平均温升在20?~25?之间。 2)内部热故障 高压电气设备内部热故障的特点是故障点密封在绝缘材料或金属外壳中，如电缆，内部热故障一般都发热时间长而且较稳定，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，因此可以通过检测其周围材料的温升来诊断高压电气设备(如电缆)的内部故障。 电缆接头过热引起的电缆短路放炮将导致大面积电缆烧坏，设备停机，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。通过事故的分析，引起电缆火灾发生的直接原因是电缆接头制作的质量不良，压接头不紧，接触电阻过大，长期运行所造成的电缆接头过热烧穿绝缘或短路，最后导致电缆火灾的产生。 从电缆接头过热到事故的发生，其发展速度比较缓慢、时间较长，通过电缆接头温度监测及预警系统对电缆接头的温度进行实时在线监测，避免间断性离线检测的时域死区，完全可以防止此类火灾事故的发生。 3 技术优越性及系统介绍 3.1 研究现状 光纤光栅温度传感技术是目前国际上最新一代温度探测技术，这种技术的最大优势就是从数据采集到传输的全过程实现了无电监测。具有不受任何强电磁干扰、高绝缘、抗雷击、高精度、防爆、重量轻、体积小，对设备无任何副作用等特点，特别适合在中高压电力设施上使用，该技术采用先进的波分复用技术在一根光纤中串接多个光纤光栅传感器进行分布式测量，可对变压器的绕组、油、矽钢片、进出线端子、开关柜的内部触头、母线排、中高压电力电缆的导线、绝缘层、外部接头、终端头、管道电缆、直埋电缆、电缆隧道以及其它电力设施的温度监测和火灾探测均具有非常精确(温度显示精确，定位精确)的测试监测能力，而且对异常温度的 报警非常迅速，因此，光纤光栅温度监测技术受到了世界范围内的广泛重视，并正在推广应用。 电缆沟内的电缆接头又是供电安全的薄弱环节，因此有效地监测电缆沟内电缆接头温度的运行状况并对电缆的长期安全运行状况作出评估，对于预防电缆内电缆接头故障和火灾的发生，保障电缆的长期安全运行具有特别重要的意义。经调查发现电缆沟内电缆在电缆接头处存在了多项隐患:发生电缆或电缆接头过热故障时，不能及时的确定过热位置和电缆沟对巡检人员安全的一系列问题等。220kv变电站~净化厂35kv电缆线路工程供电系统的4条主电缆隧道4个电缆中间接头，每个电缆头上安装温度传感器，传感器通过信号线连接到采集器上，采集器通过r485总线串联到一起构成一个系统网，由转换器根据采集器采集到的温度数值传到上位机上，这样就构成了1套电缆故障温度监测系统;电缆故障温度监测及预警系统采用完全数字化的现场总线网络结构，提高了整个系统的抗干扰能力。 3.2 系统功能 电缆接头温度监测及预警系统是一种高可靠性、高数子化的分布式电缆安全监测系统，通过监测电缆接头温度及其周围环境参数，从而预测电缆接头可能发生的故障，可最大限度地防止电缆火灾事故的发生。 3.2.1 温度监测 监测电缆接头和其非接头部位温度，即温升温差或温升变化率。根据电缆和电缆头的温度变化情况，系统分析软件能够提前确定电缆的早期故障，这些分析包括:超温分析、温升趋势分析、温度梯度分析等，系统能够在电缆真正发生事故之前报警。这些方法是在大量现场实践的基础上实现的，具有极高的可靠性和准确性。 3.2.2 环境参数监测 除对电缆接头温度进行实时在线监测以外，还可以对其周围的烟雾、湿度，隧道积水坑水位等实时在线监测。 3.2.3 故障预警 通过对电缆接头的温升温差或温升变化率的连续测量，分析软件能够预测电缆接头的故障趋势，及时提供电缆故障部位和有效指导检修，实现电缆故障的早期预测，防患于未然。预警功能包括:温升温差分析，温升变化率分析，温度超限警示，烟雾火情显示，历史数据保存与分析，异常数据保存与分析，报 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 打印等。 3.2.4 电子地图方式显示电缆及其监测数据分布图 监测软件采用“电子地图”界面，直观形象地显示电缆接头实时温度、地理位置、编号等。当电缆接头发生过热故障时，微机及时报警并准确确定故障点位置，有效指导检修工作。 3.2.5 科学合理指导电缆维修维护 根据电缆接头温度的变化及时安排其维修工作，可避免过剩维修或维修不足，节约维修资金，避免电缆带病工作。 3.2.6 消防灭火设备控制 针对某些特殊环境、极重要隧道的要求，系统可增加消防灭火设备的控制功能。当隧道内电缆因过热而致绝缘层燃烧产生烟雾时，离子烟雾传感器采集火情信号，上位微机给消防灭火设备发出控制指令，迅速扑灭火灾。 3.3 系统特点 3.3.1 监测部位的温度测点个数任意配置 在电缆中间接头和端接头处设置多个监测点，被监测部位全部受控，没有死区。完全数字化信号，能适应强磁场等恶劣环境。 3.3.2 全方位预警输出 实时监测接头温度变化，根据软件设置的温度值上限值或温度变化率上限值，在总控室的微机上进行声光报警，并对报警信号的有关数据实时记录;同时在检测点现场也输出声光报警信号，指引电缆维修人员维修。 3.3.3 标准化数据接口 为了与其它系统更好地连接，本系统采用标准通讯接口和通讯 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 :rs-485 和 ethernet ieee802.3 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，支持 ipx 及 tcp/ip协议，由于采用 ethernet 标准，系统可与管理网互连。 3.3.4 恶劣环境适应性 系统设备采用合金外壳并用硅胶填充密封，导线镀锡，元器件表面覆盖防腐涂层，因此具有本质防腐蚀性能。 4 经济(社会)效益分析 本系统投入气田供电系统中，实现了气田35kv电缆线路工程供电系统电缆沟内电缆本体、中间接头及终端头表面温度的实时监测，有效地避免了因电缆发热引起爆炸、供电中断和火灾等一系列事故，解决了电缆沟内人工巡视困难、危险等问题，为气田电力的平稳、可靠运行提供了有力保障。 参考文献 [1]于涛.分布式光纤应变传感系统设计与研究[d].燕山大学，2006. [2]赵勇.光纤光栅及其传感技术[m].国防工业出版社，2007. [3]余丽苹.布里渊散射分布式光纤传感器的理论分析和相关技术研究[d].电子科技大学，2006. [4]林微.全光网络安全及防范技术研究[d].北京交通大学，2008 . [5]程效伟，李永倩，何玉钧，宋文妙.基于布里渊散射的外差检测式光纤传感系统性能分析[j].光通信技术，2007(4). [6]邸岳淼，肖悦娱，何赛灵.新颖的微弯结构mach-zehnder干涉仪型传感器及其优化设计[j].光子学报，2005(1).