电缆沟防火监测装置的研制 班效民 殷占全 张晓晨 内蒙古送变电有限责任公司 国网宁夏电力公司经济技术研究院 摘 要： 为了防止变电站电缆沟发生火灾导致的二次电缆损毁等引起的继电保护的误动作, 我们小组利用温度红外传感器以及延误传感器专门研发出一种可以检测电缆沟是否有火情或者温度异常的装置, 通过测试发现, 该成果能够有效的防止火情, 从而提高变电站继电保护的安全稳定运行。关键词： 火灾报警; 烟雾传感器; 红外传感器; 1 概述随着无人变电站的飞速发展, 变电站的规模也随着增加, 从而导致二次电缆等明显增多, 由于电缆长度的增加, 电缆的发热现象就更加严重, 因此, 火灾发生的概率就相应增加, 无人值守的变电站一旦发生火灾, 将会导致严重的后果, 轻则导致继电保护装置误动作, 扩大事故范围, 重则烧毁电力设备。例如, 2016 年底, 国网某变电站电缆沟发生火灾, 由于火情没有被及时发现和处理, 导致该变电站的主变压发生着火爆炸事件, 造成严重的经济损失。因此, 为了解决上述问题, 我们小组利用温度传感器和烟雾传感器研制出一款专门应用于电缆沟的防火检测系统。通过工程的实际应用效果来看, 该成果能够有效的防止电缆沟发生火灾的情况, 从而提高变电站继电保护的安全稳定运行。2 项目简介2.1 项目所属科学技术领域成果主要的研究内容隶属电子技术领域, 主要应用的核心元件是红外线温度感应传感器、烟雾传感器, 涉及的核心原理主要是通过模数转换模块将温度、烟雾等物理现象产生的模拟量转化成数字量, 由单片机实现计算数据并输出结果。2.2 主要内容本成果主要研究的内容包括以下主要内容:(1) 烟雾传感器在火灾环境中的变化以及特征。(2) 红外测温传感器在火灾环境中的变化以及特征。(3) 模数转换模块的应用。(4) 报警继电器的设计与应用。2.3 主要特点(1) 具有成熟的技术支持。模数转换技术已经在多个领域得到应用, 其技术相当成熟, 所以理论基础比较强。(2) 有效防止电缆沟着火的问题。如果变电站属于无人值守变电站, 当电缆沟发生火灾时, 能够快速的检测火灾, 向远方监控系统发出告警信号, 从而提高变电站的安全稳定运行。(3) 采用温度、烟雾分时告警技术, 如果电缆沟产生高温, 首先由红外测温传感器发出告警, 如果电缆沟出现高温和烟雾环境, 则由两个传感器同时发出告警信号, 并驱动消防系统。3 项目详细内容3.1 选题背景目前, 大多数变电站都是无人值守的变电站, 变电站投入运行后, 电缆的线芯带电, 长时间的带电可能导致电缆发热, 进一步发展则会导致着火现象, 如果电缆沟发生火灾, 由于电缆的内部未安装监控视频或者安装监测装置, 运行监控人员是无法监测到火灾的, 如果火情通过电缆沟进入设备室或者一次设备机构内部, 将会导致一次设备以及二次设备室的保护烧毁, 从而发生更严重的事故。目前, 变电站内部只是安装了二次设备室的火灾监测装置, 并没有对电缆沟的火灾进行监测, 虽然在多处设置防火墙, 但效果不是很明显, 因此, 我小组针对这种现象, 专门制作一种可以监测电缆沟火灾的装置, 当电缆沟的电缆温度异常时, 及时发出告警信号, 当电缆沟温度异常同时监测到烟雾时, 向后台上送信号的同时启动消防系统, 这样不仅仅可以提醒监控人员, 同时能够自动的进行消防灭火, 从而大大的增加了无人值守变电站的安全稳定运行。该成果不仅能用于电缆沟防火, 同样也可以应用于各个公共场所的防火监测, 因此, 具有广阔的市场。3.2 详细技术内容3.2.1 电路图设计图 1 电缆沟消防系统硬件原理图 下载原图上述原理图主要是对火灾报警器的硬件原理进行设计, 主要完成在火灾环境下实现报警的功能。3.2.2 软件流程图 (如图 2) 3.2.3 整体设计与安装探测器的传感部分安装在主电缆沟和间隔电缆的 T 接口处, 固定在上侧电缆盖, 传感器的电源部分安装在间隔的汇控柜内部, 信号由间隔的智能终端进行上送。3.2.4 工作原理当电缆沟发生火灾时, 首先由红外测温传感器测量电缆的温度, 如果温度低于正常温度时, 系统不进行报警, 如果温度高于平时的正常温度值时, 向后台发送一个温度异常信号。如果温度异常的同时烟雾探测器检测到烟雾时, 则向后台发出紧急报警信号, 发送信号的同时启动消防系统, 最后, 消防系统向着火处喷洒干粉, 从而达到火灾监测与处理的目的。3.2.5 与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较目前, 变电站防火监测系统技术比较成熟, 但是只是对设备室的火灾进行监测, 发生火灾后不能对火灾进行处理, 更没有一项专门的防火技术应用于电缆沟的防火, 本成果采用独立的设计理念, 将电缆沟的防火分为三个步骤, 即初步告警、紧急告警、启动消防。这样将防火技术提升到一个新的层级, 才能够满足智能化变电站的发展方向。图 2 软件程序流程图 下载原图4 结束语本成果主要的使用领域有变电站电缆沟、同时, 也可以适用于变电站二次设备室以及其他公共场所, 因此, 本成果具有以下几个特点:(1) 可靠性高, 本成果采用红外传感和烟雾传感器与门关系进行控制, 能够对温度异常和火灾做出不同的处理。(2) 实用性强, 本成果的告警接点采用空接点输出, 电压为 220V 直流电压, 能够直接与智能终端装置连接。参考文献1苏世青.电缆火灾及其防护M.华北电力技术, 1994, 6 (50) . 2Chang S G, Yu Bin, Vetterli M.Adaptive wavelet thresholding for image enoising and compression.IEEE Trans.Image Processing, 2000, 9 (9) :1532-1546. 3杨宗文.浅谈变电站电缆防火措施J.科技创新与应用, 2014 (18) :130.