淺談電力電纜隧道監控系統的配置

陳朝環

（廣東省電力設計研究院，廣州 510663）

隨著城市的快速發展，電力需求不斷增加，城市的電力電纜數量也不斷增加。由于電力電纜隧道是近年來才開始普及的電纜敷設形式，國家還沒有頒布有關電纜隧道監控系統的專用技術規范，電力電纜隧道監控的配置各不相同，有必要對電力電纜隧道監控系統的配置進行探討。

1 電力電纜隧道監控系統

由于電力電纜隧道與變電站運行及維護單位不同，應在電力電纜隧道工作井旁或變電站內設監控預警系統控制室，電力隧道預警系統完全獨立于變電站內監控系統。這套監控系統由配電房綜合自動化系統、火災報警與消防聯動系統、電力電纜與環境溫度監測系統、氣體監測系統、視頻監控及紅外防盜系統等組成。配電房綜合自動化系統主機、火災報警與消防聯動主機、氣體監測控制器、光纖感溫探測控制器、視頻監控主機等子系統的后臺管理設備布置在監控預警系統控制室內。

由于10kV及380 V配電室是無人值守配電室，系統可以采集回路的電壓、電流、功率、電能、頻率、功率因數、跳閘計量、開關狀態等參數，并通過通訊接口上傳至電力電纜隧道監控系統，但監控系統不參與電力系統的控制，采取“只監不控”的方式。

通過計算機網絡技術，把配電房供配電系統、火災報警與消防聯動系統、電力電纜與環境溫度監測系統、氣體監測系統、視頻監控及紅外防盜系統等具有完整功能的獨立子系統整合成一個有機體（見圖1），所有子系統都提供通信接口，以便組成集成管理的監控預警系統。監控預警系統預留通信接口，可通過電力系統專網或互聯網與電力監控中心聯網，實現系統的信息共享。

圖1 監控預警系統示意圖

2 火災報警與消防聯動系統

火災報警與消防聯動系統主要由火災報警控制主機和消防聯動控制裝置、探測器、模塊、報警按鈕及警鈴等設備組成。

火災報警控制器的報警/控制回路采用總線連接方式，可接收設于各探測區域的帶地址碼探測器火災報警信號，并顯示其地址及信息。火災報警控制器接收各報警信號及確認火災后，可自動或手動向風機、防火門等有關設備發出聯動信號控制火情的擴展并提供聲音報警，提示值班人員迅速撤離火災區域。

當電力電纜隧道距離較長（如大于1.5 km），受限于火災報警控制器總線的通信距離，則一般在隧道兩頭各配置1個火災報警控制器，或在每個工作井配置區域火災報警控制器。控制中心負責對應區域（約3 km范圍）的消防報警及消防設備聯動。

隧道內設置感溫探測器、水浸探測器，工作井內設感煙測控器。監視模塊、控制模塊分別與探測器、報警按鈕及防火門、風機、水泵等有關設備配套使用，將探測器發出的報警信號轉化為帶有地址編碼信息的信號傳送給消防主機。并接受報警主機發出的聯動信號，使有關設備執行正確的指令。火災自動報警及聯動原理框圖見圖2。

3 電力電纜與環境溫度監測系統

近年來，由于電纜隧道的長度的增加，傳統的線性感溫電纜有逐漸被分布式測溫光纖系統取代的趨勢，表1對兩種測溫系統的特點進行了比較。

分布式光纖溫度傳感系統由二極管激光器、波長甄別模塊、光電檢測器、信號處理電路、光纖傳感回路和計算機等設備組成，如圖3所示。

分布式光纖溫度傳感系統為快速響應 “可定位”線型溫度監測系統，對單通道2～4 km甚至更長的電纜溫度進行監測。每一報警控制區都可以進行預警和報警的設定，可以設置最多500個電纜監測區域點，每個報警區域的長度設定可以根據要求進行自定義設計，每個分區可以設獨立報警值，與控制主機相連的PC機可以顯示光纖的溫度軌跡、報警信息和電纜受損點。

圖2 消防報警及聯動裝置原理框圖

表1 2種不同測溫電纜的比較

圖3 分布式光纖溫度監測系統的結構框圖

電纜隧道的測溫系統分為兩部分，一部分是測量電纜隧道的環境溫度，通過在隧道頂部敷設1或2根光纖測溫電纜來實現；另一部分是測量電纜隧道內電力電纜的溫度，一般將測溫光纜敷設在電纜的表面，安裝過程中要確保光纜與電纜緊密接觸。

控制器提供干接點輸入輸出至火災報警系統。控制單元應同火災報警與消防聯動系統相連以提供來自火災報警區的運行和故障信息。

4 氣體監測系統

電力電纜隧道中的電纜通常采用阻燃交聯電纜，在外部火源不持續供火的情況下，電纜不易燃燒或燃燒后能夠自熄，在外部火源持續供火的的情況下，電纜不會沿著電纜迅速蔓延。交聯電纜的PE外護套或PVC外護套均為低毒低煙且阻燃的材料，阻燃交聯電纜已經有了成熟的技術和廣泛應用的經驗，采用這種電纜，在發生火災的情況下能有效避免毒煙造成的人身傷害以及火災的大范圍蔓延。

因此，不考慮電力電纜運行產生的有害氣體。由于討論的是專用的電力電纜隧道，因此也不考慮從其他管道滲透出來的可燃氣體。

考慮到電纜隧道內正常運行時配有通風系統進行正常散熱或換氣通風，事故后也會進行必要的排煙通風，因此電力電纜隧道內不配置有毒氣體及可燃氣體探測器。但從保護檢修人員的生命安全角度考慮，在每個工作井出入口及兩個工作井中間位置各配置1個氧氣探測器。當隧道內氧氣氣體含量低于某一定值時啟動通風系統。

氣體報警控制器輸出的傳輸距離≤1000 m，考慮到可以兩端掛氣體探測器，一般每2000 m需配置1個氣體報警控制器，因此對于長距離電纜隧道可參照前面的監控預警系統示意圖，與區域火災報警控制器配套配置。氣體報警控制器需提供通信接口和隧道監控預警系統連接，可在電纜隧道監控預警控制室監控氣體的濃度。

5 視頻監控及紅外防盜系統

為了保證電纜運行安全，防止外來無關人員進入隧道，電纜隧道內還應該設置視頻監控及紅外防盜系統（見圖4）。

圖4 視頻及紅外防盜系統示意圖

隧道全線選用網絡攝像機，設1套視頻監控系統（含紅外線防盜系統），并與火災報警與消防聯動系統相連。隧道內每100 m設1臺一體化攝像機，當監視目標區域內某探測器報警，可根據消防報警聯動該區域攝像機自動跟蹤、切換并固定相關現場圖像，錄像功能等立即響應。圖像監視系統具有圖像處理、錄像、觀看及上傳圖像功能，監視分布在隧道內所有設備、設施。對環境和進站人員進行全方位的布防監視，對偷盜行為或其它不良行為進行監視并保留證據，滿足大范圍、遠距離監視的要求，降低日常巡檢工作量。

在每個出入口設1臺定位攝像機監視人員的進出。在每個出入口、通風井、逃生口等與外界相通處設置1對紅外防盜探測器。

在電纜隧道控制室配置1個控制柜，用于安裝視頻主機、報警接口單元、光端機等監控設備。

6 結語

綜上所述，由于電纜隧道內一般沒有設主動的消防設施，因此被動的監視監控措施就顯得尤為重要。本文介紹的監控系統旨在能夠全面覆蓋實時監測隧道內空間、輔助設施的運行狀態的異常情況，能有效控制隧道內的相關設施服務于電纜隧道。

[1]高小慶，魯斌，徐萍.500kV電力隧道主要輔助系統設置研究[J].華東電力，2009，37（11）∶1893-1897.

[2]王樺.基于PLC技術的長距離電纜隧道監控系統[J].中國市政工程，2007，21（5）∶63-67.