浅谈电力电缆隧道监控系统的配置

2010-09-12陈朝环

浙江电力 2010年11期

陈朝环

（广东省电力设计研究院，广州 510663）

随着城市的快速发展，电力需求不断增加，城市的电力电缆数量也不断增加。由于电力电缆隧道是近年来才开始普及的电缆敷设形式，国家还没有颁布有关电缆隧道监控系统的专用技术规范，电力电缆隧道监控的配置各不相同，有必要对电力电缆隧道监控系统的配置进行探讨。

1 电力电缆隧道监控系统

由于电力电缆隧道与变电站运行及维护单位不同，应在电力电缆隧道工作井旁或变电站内设监控预警系统控制室，电力隧道预警系统完全独立于变电站内监控系统。这套监控系统由配电房综合自动化系统、火灾报警与消防联动系统、电力电缆与环境温度监测系统、气体监测系统、视频监控及红外防盗系统等组成。配电房综合自动化系统主机、火灾报警与消防联动主机、气体监测控制器、光纤感温探测控制器、视频监控主机等子系统的后台管理设备布置在监控预警系统控制室内。

由于10kV及380 V配电室是无人值守配电室，系统可以采集回路的电压、电流、功率、电能、频率、功率因数、跳闸计量、开关状态等参数，并通过通讯接口上传至电力电缆隧道监控系统，但监控系统不参与电力系统的控制，采取“只监不控”的方式。

通过计算机网络技术，把配电房供配电系统、火灾报警与消防联动系统、电力电缆与环境温度监测系统、气体监测系统、视频监控及红外防盗系统等具有完整功能的独立子系统整合成一个有机体（见图1），所有子系统都提供通信接口，以便组成集成管理的监控预警系统。监控预警系统预留通信接口，可通过电力系统专网或互联网与电力监控中心联网，实现系统的信息共享。

图1 监控预警系统示意图

2 火灾报警与消防联动系统

火灾报警与消防联动系统主要由火灾报警控制主机和消防联动控制装置、探测器、模块、报警按钮及警铃等设备组成。

火灾报警控制器的报警/控制回路采用总线连接方式，可接收设于各探测区域的带地址码探测器火灾报警信号，并显示其地址及信息。火灾报警控制器接收各报警信号及确认火灾后，可自动或手动向风机、防火门等有关设备发出联动信号控制火情的扩展并提供声音报警，提示值班人员迅速撤离火灾区域。

当电力电缆隧道距离较长（如大于1.5 km），受限于火灾报警控制器总线的通信距离，则一般在隧道两头各配置1个火灾报警控制器，或在每个工作井配置区域火灾报警控制器。控制中心负责对应区域（约3 km范围）的消防报警及消防设备联动。

隧道内设置感温探测器、水浸探测器，工作井内设感烟测控器。监视模块、控制模块分别与探测器、报警按钮及防火门、风机、水泵等有关设备配套使用，将探测器发出的报警信号转化为带有地址编码信息的信号传送给消防主机。并接受报警主机发出的联动信号，使有关设备执行正确的指令。火灾自动报警及联动原理框图见图2。

3 电力电缆与环境温度监测系统

近年来，由于电缆隧道的长度的增加，传统的线性感温电缆有逐渐被分布式测温光纤系统取代的趋势，表1对两种测温系统的特点进行了比较。

分布式光纤温度传感系统由二极管激光器、波长甄别模块、光电检测器、信号处理电路、光纤传感回路和计算机等设备组成，如图3所示。

分布式光纤温度传感系统为快速响应 “可定位”线型温度监测系统，对单通道2～4 km甚至更长的电缆温度进行监测。每一报警控制区都可以进行预警和报警的设定，可以设置最多500个电缆监测区域点，每个报警区域的长度设定可以根据要求进行自定义设计，每个分区可以设独立报警值，与控制主机相连的PC机可以显示光纤的温度轨迹、报警信息和电缆受损点。

图2 消防报警及联动装置原理框图

表1 2种不同测温电缆的比较

图3 分布式光纤温度监测系统的结构框图

电缆隧道的测温系统分为两部分，一部分是测量电缆隧道的环境温度，通过在隧道顶部敷设1或2根光纤测温电缆来实现；另一部分是测量电缆隧道内电力电缆的温度，一般将测温光缆敷设在电缆的表面，安装过程中要确保光缆与电缆紧密接触。

控制器提供干接点输入输出至火灾报警系统。控制单元应同火灾报警与消防联动系统相连以提供来自火灾报警区的运行和故障信息。

4 气体监测系统

电力电缆隧道中的电缆通常采用阻燃交联电缆，在外部火源不持续供火的情况下，电缆不易燃烧或燃烧后能够自熄，在外部火源持续供火的的情况下，电缆不会沿着电缆迅速蔓延。交联电缆的PE外护套或PVC外护套均为低毒低烟且阻燃的材料，阻燃交联电缆已经有了成熟的技术和广泛应用的经验，采用这种电缆，在发生火灾的情况下能有效避免毒烟造成的人身伤害以及火灾的大范围蔓延。

因此，不考虑电力电缆运行产生的有害气体。由于讨论的是专用的电力电缆隧道，因此也不考虑从其他管道渗透出来的可燃气体。

考虑到电缆隧道内正常运行时配有通风系统进行正常散热或换气通风，事故后也会进行必要的排烟通风，因此电力电缆隧道内不配置有毒气体及可燃气体探测器。但从保护检修人员的生命安全角度考虑，在每个工作井出入口及两个工作井中间位置各配置1个氧气探测器。当隧道内氧气气体含量低于某一定值时启动通风系统。

气体报警控制器输出的传输距离≤1000 m，考虑到可以两端挂气体探测器，一般每2000 m需配置1个气体报警控制器，因此对于长距离电缆隧道可参照前面的监控预警系统示意图，与区域火灾报警控制器配套配置。气体报警控制器需提供通信接口和隧道监控预警系统连接，可在电缆隧道监控预警控制室监控气体的浓度。

5 视频监控及红外防盗系统

为了保证电缆运行安全，防止外来无关人员进入隧道，电缆隧道内还应该设置视频监控及红外防盗系统（见图4）。

图4 视频及红外防盗系统示意图

隧道全线选用网络摄像机，设1套视频监控系统（含红外线防盗系统），并与火灾报警与消防联动系统相连。隧道内每100 m设1台一体化摄像机，当监视目标区域内某探测器报警，可根据消防报警联动该区域摄像机自动跟踪、切换并固定相关现场图像，录像功能等立即响应。图像监视系统具有图像处理、录像、观看及上传图像功能，监视分布在隧道内所有设备、设施。对环境和进站人员进行全方位的布防监视，对偷盗行为或其它不良行为进行监视并保留证据，满足大范围、远距离监视的要求，降低日常巡检工作量。

在每个出入口设1台定位摄像机监视人员的进出。在每个出入口、通风井、逃生口等与外界相通处设置1对红外防盗探测器。

在电缆隧道控制室配置1个控制柜，用于安装视频主机、报警接口单元、光端机等监控设备。