在石化行业中防火防爆的应用-应用行业-宁波振东光电有限公司-大坝渗漏、火灾报警、电缆测温、钢厂测温

在电厂高压电缆防火中的应用

自从光纤分布式温度监测系统（DTS）于1986年首次投入商业化运作以来，该项技术被广泛应用于众多需要确保安全可靠运作的领域，包括高压动力电缆的温度分布监测、加工厂热点探测与定位、低温气体储存罐漏气点的探测，和沿生产油井的温度分布监测等领域。光纤分布式温度监测系统已成为解决越来越多的温度测量难题和火情监测的最好解决办法，尤其是其在电缆隧道和火情监测方面的应用就是一个典型的例子。

在电厂及火情监测中的应用

DTS系统的发明就是源于世界上的大型电缆制造商，为了解决电缆的实时在线温度监测而专门研制的，针对性非常强。

一．高压电缆火灾分析

根据分析，电缆火灾的原因有两种，即内部火源和外部火源。
内部火源主要是指电缆传输电流过载，电缆接头处阻抗大,绝缘皮老化或电缆本身局放等问题，致使电缆表面产生温升，电缆绝缘层和保护层产生阴燃，并伴随大量热量、可燃气体的产生，随着温度进一步上升即产生烟雾，从而发展为更严重的火灾。
外部火源是指电缆隧道及电缆夹层内其他火源及隧道外各种火源。外部火源可使电缆表层着火，同时产生大量的热和烟。
对于普通电缆，电缆的绝缘材料、填充物和覆盖层为主要可燃物，如聚氯乙烯护套、橡胶、绝缘油等。
一般情况下护套材料在温度150度以上即开始释放一定量的可燃气体，此时并不产生烟物；温度在270度以下范围内即会大量释放可燃气体和烟雾，内含大量有毒气体。温度高于270度时处于极不稳定期，随时可能燃烧，对于自燃来讲可能温度要达到近390度才会燃烧，但对于由于外界点火源造成的灾害，在存在大量可燃气体的情况下即会燃烧。对于阻燃或难燃电缆，首先要明确的是这一类电缆仍然会发生电缆延燃火灾。与普通电缆不同的是自燃起火温度值提高到了480度，开始产生一定量可燃气体的温度提高到了190度以上，但此时无烟雾产生；但产生大量可燃气体的温度仍然在270度以下，即由于外部点火源造成的火灾点火温度并不会提高很多。
根据DTS光纤分布式温度监测系统特性，系统监测到的是光缆沿线的长期工作

温度情况。因此，在事故发生之前，系统已经进行了长期有效的温度监测，并
可利用经验值根据温度情况做出合理判断，在火灾发生之前对事故发展情况进行掌控，真正做到防患于未燃。
经过十数年的发展，光纤分布式温度测量技术已经非常成熟并被广泛应用，在国外已经基本取代传统的线性感温材料而应用在重要工程中，在国内也被公安部作为重点发展的方向，进行开发并推广。

二．用于高压电缆的技术优势

1．不受电磁干扰影响。探测光纤采用光信号，不会与动力电缆产生相互电磁干扰，传统的感温电缆受电磁干扰特别严重，以致于不能正确的实现火灾报警。
2．光缆防潮性能好。采用有阻水带的光缆作为探测光缆，即使电缆沟因雨天、渗水等原因而长期处于潮湿环境中，也不影响测量结果的准确性。
3．测温、通信快速。光纤有良好的绝缘特性和可绕曲性，直接敷设在一次带电设备的表面或关键部位作为温度传感器和通信通道，实时在线监测运行设备温度，发生过热故障时系统能及时报警并准确判断过热位置。
4．分布性强。分布式温度监测系统可连续动态监测长达几km范围内相隔2m的各点温度变化，可任意设置温度报警值且一台主机可带多路2 km长的光纤。

三．光缆的安装与安全性

作为电缆温度监测用的光缆探测器主要有两种，一种是高压电缆内部已经安装有光缆，此种光缆铺设方式简单，电缆铺设好后光缆也即铺设完成，只需用光缆接线盒将高压电缆处的光缆连接至放在监控中心的DTS主机即可，内部自带缆的高压电缆如下图（1）所示。

图（1）内部自带探测光纤的高压电缆

另一种是高压电缆内部不带光缆，此时需重新沿着电缆的走向铺设光缆。光缆有很多中铺设方式，较灵活。当需要对每跟电缆进行温度监测时，需用钢丝紧固在高压电缆表面，铺设方式如下图（2）所示。当不需要对每跟光缆进行监测时，可将光缆沿电缆层平面蛇行绕置，以测量该层面电缆的平均温度，见图（3），固定时可用导热硅胶或其它绝缘夹具固定。

图（2）光缆紧固在每根电缆表面 图（3）电缆层上光缆铺设示意图
对于已接好的电缆接头，光纤沿接头绕行以提高测温和定位精度。接头处光纤用直径3 mm的绝缘护套普通光纤(固定方法同电缆架测温)。对电缆中间尚未连接处，光纤可直接敷设在其金属部位，电缆中间接头光纤测温线路敷设示意图见图（4）。

图（4）电缆中间接头光纤测温线路敷设示意图 图（5）电缆头光纤测温绕盘
对于和高压柜连接的电缆头的光纤测温，用光纤绕盘的形式测量电缆头温度，确保发热点温度测量和定位的准确性；用直径0．9 mrn的绝缘护套普通光纤，以螺丝固定光纤绕盘，电缆头光纤测温绕盘如图（5）所示。

附:在利港电厂高压电缆防火中的应用

江苏利港火力发电厂有4003、4004两路三相500KV高压输电电缆，铺设在电缆槽沟内，因负荷较大，该电缆温度较其他电缆温度高。为了避免温度过高而造成电缆尤其是接头处短路、爆炸等事故产生，利港电厂的电缆隧道在使用过程中，曾采用过线形感温电缆、感烟式探测器等多种材料，但由于误报和电缆改造多等原因，使用效果差。在2004年采用了分布式光纤温度监测系统，主要针对其中的500KV高压电缆进行监测，该系统能将电缆任意位置的实时温度显示出来，并连接到火灾报警信息网，做到预防为主。
利港电厂高压电缆内部已装有探测光缆，属于如上图（1）所示中的高压电缆，光缆不需重新铺设，只需用光缆接线盒将光缆接至DTS主机。
4003、4004两路高压电缆中已经有多根光纤紧附着每一相电缆，因此只需外接光缆把温度信号接到DST主机中。其中，4003路高压电缆长度约为470米，DTS主机到电缆距离大约为160米，因此采用的传输光缆长度约160米，三条传输光缆分别接到集成在3相220KV电缆内的光纤上，接头使用GPJ-M型光缆接线盒保护。传输光缆使用线槽保护，铺设在电缆沟内，出沟后用铁管引到连接点，再使用16mm铝塑复合管引入GPJ-M型光缆接线盒。500KV电缆出来的传感光纤也用16mm铝塑复合管引入GPJ-M型光缆接线盒。传输光缆起点引入机柜，接到由GPJ-A型光缆接线盒保护的1x6光开关，分别接到预留的三路输入光纤。4004路高压电缆长度约为530米，由于和4003路电缆起点位置相同，因此同样采用长度约为160米传输光缆把高压电缆中的光纤连接到光开关另外三路输入光纤中，光缆铺设的方法同4003路相同。分别对每一路光纤设置一个区域：4003路A相设置为0区，4003路B相设置为1区，4003路C相设置为2区，4004路A相设置为3区，4003路B相设置为4区，4003路C相设置为5区。高压电缆在电缆勾内的情况如图（6）所示，利港电厂工程图片如下图（7）所示。

图（6）高压电缆在电缆沟内图（7）利港电厂外观

DTS控制单元沿整条光缆提供连续线型温度监测，DTS控制单元连接相应的光缆组成了一个智能的探测器，对报警区域长度及报警点进行整体编程。根据不同的实际应用，既可以设定温度报警点，也可以用差温或温升速率的方式报警。报警点及区域长度可调整到符合实状况。

DTS系统提供了一种将电缆额定值同其工作温度相比较的方法。DTS测量并收集电缆温度数据，通过对所收集的数据的分析，并结合系统负载数据，使用户能够建立并预测沿整个线路电缆的运行状况。通过进行数据分析，系统就能够在最大负载下运行，从而延长系统的“寿命”，因为电缆温度不会超过限定的极限值，从而防止电缆过热可能造成的损害。