本系统通过使用低成本测控设备实现电缆地沟温度的稳定测量,实现数据的长期记录和采集。
电缆沟测温方案
项目介绍
数字化温湿度环境监测系统,采用先进的芯片科技,结合中国的 现场情况,应用智能化现场总线的技术,整个系统中仅有数字信号传输,而且传感器、采集模块均可联网,使系 统更可靠性、布线更方便。
数字化温湿度环境监测系统,已在电力系统、石油、钢铁等许多领域取得成功的应用。 如:
z 电缆沟温度在线监测及火灾预警
z 高压开关柜温度在线监测
z 电机及其接线盒温度在线监测
z 泵及风机的轴承温度在线监测
z 仓储(粮仓、冷库、油罐)监测
z 空调与楼宇自控
系统要求
有效地辨识电缆及其接头的老化所发生的道热和火灾事故隐患。对电缆过热引起火灾的早期预测能力为现场设备 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,它能在电缆及被检测设备发生故障之前发出报警及检修建议,对 了解电缆及被检测设备实现设备状态提供重要的理论根据。
智能化的现场总线网络为功能延伸提供了可能。
系统说明
一、为什么要监测电缆沟
随着机组容量的增大,自动化水平相应提高,电缆用量越来越多。一台 200MW 机组,各类电缆长达 200~300Km。某电厂一期工程 2 台 500Mw 超临界参数机组,电缆用量达 3000Km。由于电线长度增加,其火灾事故 的发生几率也相应增加。火力发电厂一旦发生电缆火灾,将造成严重损失。目前在建和运行中的火力发电厂,大多仍采用易燃电缆, 因此,电缆防火问题尤为突出。美国在 1965~1975 年统计的 3285 次电气火灾事故中,电线电缆火灾事故就占 30.5%,直接损失约 4000 万 美元。日本曾对电力、钢铁、石油化学、造纸等工厂企业调查,有 78%的单位发生过电缆着火,其中危害程度较大 的事故占 40%。
国内,据有关资料统计,近 20 年来,我国火电厂发生电缆火灾 140 多次,共市 1986~1992 年 7 年间竟达75 次。有 24 个电厂发生过两次及以上电缆火灾事故,个别电厂达 4~6 次。70%以上的电缆火灾所造成的损失非 常严重,其中 2/5 的火灾事故造成特大损失。1975~1985 年间,因电缆着火延燃造成的重大事故发生 60 起, 造成真接和间接损失达 50 多亿元。
山西神头发电厂因电缆沟火灾烧损设备及抢修费用超过千万元。
1999 年牡丹江第二发电厂因电缆沟火灾,导致全厂停电事故,直接、间接损失达近千万元。 二、电缆故障原因分析根据电力事故分析,电缆故障引起的火灾将导致大面积电缆烧损,造成被迫停机,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,引起电线沟内火灾发生的直接原因是电缆中间头制作质量不良、压接头不 紧、接触电阻过大,长期运行所造成的电缆头过热烧穿绝缘、最后导致电缆沟内火灾的发生。
例一:辽宁发电厂发生过电缆头过热引起火灾,当消防人员扑灭火灾后刚要离开现场时电缆头绝缘击穿,大火复燃,当场烧伤数人,造成群伤事故。
例二:富拉尔基电厂,试验人员查找电缆故障时,上午采用了电容击穿法进行查找,中午休息后,电缆沟内发生了火灾,造成重大事故、如配置电缆在线监测系统完全可以避免事故。
例三:浑江电厂#2 循环水电缆中间头过热,烧损该沟内所有电缆造成被迫停机事故,据了解,上午有人在 距故障电缆中间头 80 多米远的竖井上已嗅到了绝缘烧焦的味道,下午七点钟引发了火灾。
例四:牡丹江第二发电厂 1998 年 6 月 28 日,因一台机的循环水电缆中间头过热引燃该电缆沟里的全部电缆, 造成全厂七台机(装机客量 103 万千瓦)被迫停机,全厂停电的恶性事故。
例五:上海供电局 2001 年因电缆中间头过热引起电缆隧道火灾,大面积电缆被烧损,导致市区大面积停电 事故。
类似事故,全国已发生数十起,严重威胁了发供电的安全运行。 综上所述,电缆沟内火灾的发生主要原因是由于动力电缆中间头制作的质量不良所造成。根据多次事故分析
发现从电缆头过热到事故的发生,其发展速度比较缓慢、时间较长 通过电缆在线监测系统完全可以防止、杜 绝此类事故的发生。电缆中间头的压接质量好坏,只能在运行中发现,运行时间越长越容易发生过热烧穿事故,统计表明建厂十 年后的发电厂,基建时制作的电缆头百分之九十以上均因质量不良引发故障而更换。
吉林热电厂多年前就总结出这一经验,利用人工每天进行电缆中间头温度的巡测,根据温度的改变而分析其 运行状况,耗费大量的人力,但避免了多次事故的发生,因此说电缆故障在线监测系统对发电厂安全运行有看非 常重要的意义。
虽然大部分发电厂不惜大量资金早已进行电缆沟的防火封堵及普通消防报警装置,但是电线沟火灾仍有发 生,这些措施只能起到电线着火后减轻事故范围的作用.没有从根本上限制减少火灾的发生。进行电线在线监测 才是从根本上限制电缆沟内火灾发生的有效可行的方法。
在长春热电二厂、珲春发电厂、浑江发电厂、双鸭山发电厂、牡丹江第二发电厂、秦皇岛发电厂、二道江发 电厂、辽源发电厂、四平发电厂、鹤岗发电厂、牡丹江电业局等许多单位安装的此类监测系统使用运行可靠,经 历了严寒、酷署、低温的考验。曾多次发现事故隐患,实践证明该系统适合发供电系统电缆故障早期预测的要求。
系统组成
本系统配置分为如下部分:
1.上位机:
功能:数据处理及用户界面
硬件要求: 奔腾 133/32M DRAM /4.3G 以上的兼容机或工控机。
软件 :SCADA
2.隔离 RS232/485 通讯转换器,带有过压、过流、突波、隔离、雷击保护 当采用双绞线布线方式时,系统的最大通讯距离超过 1500m,其隔离方式为双隔离浮动总线技术. 可选采用光纤布线方式时,其功能是增加网络覆盖范围,单模光纤的通讯距离超过 3000m,并能够提供超过 1000KV 的隔离电压。这一设计主要应用于 6KV 以上的高电压电缆监测,有效的防止了电缆沟内的高电压串入操作监视站, 并造成人员和设备的损伤。
3.现场采集模块
功能:实现两级通讯网络间的联络。一级对上位机 RS-232 网,模块作为子站;另一级“一线总线”, 模块作为采集中心,测量线缆上的数字化传感器作为子站。
硬件功能:带有过压、过流、突波、隔离、雷击保护
注:同时也支持“ITU 总线”
4. 数字化测温电缆 功能:实现温度测量,温度传送
硬件性能:使用 数字化温度传感器,从采集速度和传输距离考虑,采用 3 芯加强屏蔽电缆(抗拉力 200kg 以上,防水,长度可达 200M,甚至更长)。可根据现场要求分布传感器。
5.温度探头
6.测温电缆连接器功能:方便现场安装的需要,实现测温电缆的分支连接,解决连线干扰,及施工安装问题。 硬件要求:使用 AMP Econoseal J Series[Mark II]连接器或其他符合要求的连接器
注:本方案可方便添加湿度探头和感烟头。
系统结构
采用全数字化网络结构,提高了整个系统的抗干扰能力。系统为双层总线结构,上层为模块级浮 动隔离总线,将操作站与分布于电缆沟内的 模块连接起来。每个可挂接 8 个离子感烟 探头; 每个模块可支持 256~512 个智能温度传感器、系统的数据通讯采用 CRC8 纠错校验,以保证系 统能在恶劣环境下可靠运行.
下图为系统简化结构图:
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