電纜隧道在線監測系統補充定額子目設置研究

邵亞南SHAO Ya-nan

（中國電建集團河南省電力勘測設計院有限公司，鄭州 450007）

0 引言

國網公司企業標準《電力電纜隧道監測及通信系統設計技術導則》（Q/GDW12080-2021）規范了隧道內電纜本體及環境在線監測系統的設計原則，明確了分布式光纖測溫、護層接地電流監測等電纜隧道監測子系統的配置要求[1]。目前，2018 版電力建設預算定額中，關于電纜在線監測裝置安裝，涉及電纜隧道監控主站（YL4-36）、電纜隧道監測通信（YL4-39、YL4-40）和井蓋監控（YL4-37）、護層接地電流監測（YL4-38）、火災報警及自動滅火（YT18）等子系統[2]。在相應技術標準出臺后，分布式光纖測溫、局部放電在線監測等子系統缺乏計價依據。本文系統研究電纜在線監測各子系統工作原理和設備安裝工藝流程，梳理匹配現有定額子目，提出各子系統擬設置補充定額子目，為進一步完善相關定額，建立完整的電纜隧道在線監測定額體系提供參考。

1 研究方法

①結合技術標準、廠家產品資料研究各子系統的功能要求，通過收集施工現場資料，形成典型施工方案，明確各子系統安裝工藝流程和工作內容。

②逐工序與現有電力建設預算定額相關子目工作內容進行匹配，確定需要補充的定額子目。

③按照現有預算定額的計量單位和步距設置的原則，擬定補充定額子目名稱、編號、計量單位等。

技術路線如圖1 所示。

圖1 技術路線

2 電纜隧道在線監測子系統安裝工藝流程

2.1 分布式光纖測溫裝置

分布式光纖測溫裝置利用沿電纜線路設置的測溫光纖作為傳感器，利用光時域反射（OTDR）或光頻域反射（OFDR）技術對電纜線路的運行溫度實時監測的系統，一般由測溫光纖、測溫主機及監測計算軟件等組成[3]。安裝工序如下：

①準備工作。檢查安裝部位、設備完整性，安裝人員做好自身安全防護，準備工具及材料。

②測溫主機安裝及調試。在隧道工井等處設置機柜，在屏柜內組裝固定主機，連接光纜、線纜、接地線等，設定主機參數，配置報警分區、報警參數，網絡調試、后臺接入調試，報警測試等。

③測溫光纖敷設。沿電纜表面敷設測溫光纖，接頭處測溫光纖通過纏繞的方式將電纜兩端金屬尾管及接頭主絕緣部分進行覆蓋[4]，保證光纖與電纜及電纜接頭緊密接觸。測溫光纖敷設完之后，進行分區定位測試，使用加熱設備加熱分區點測試光纖，在主機上繪制溫度位置曲線，記錄溫度變化位置。

2.2 局部放電在線監測裝置

局部放電在線監測裝置通過實時感應電纜局部放電信號，實現監測電力電纜本體及附件局部放電情況。一般由傳感器、信號采集箱、監測主機等組成[5]。安裝工序如下：

①準備工作。檢查設備完整性，核對裝箱清單。

②局放主機安裝及調試。在屏柜內組裝固定主機，安裝就位后，根據現場分配的要求，連接、固定線纜，配置系統參數、報警參數，進行網絡調試、后臺接入調試。

③信號采集箱、傳感器安裝。配件組裝，在設計圖示的安裝位置劃線、打孔，將采集箱固定在隧道壁或電纜支架上。安裝傳感器到電纜護層接地線上，連接傳感器與采集箱之間的線纜。

2.3 溫度監測裝置

溫度監測可采用傳感器或分布式光纖測溫[1]。

采用傳感器方式通過采集溫度傳感器的數據，實時監測電纜隧道內環境的溫度數據變化。一般由溫度傳感器、信號采集單元、通訊單元等構成。

采用分布式光纖測溫方式工作原理與電纜本體分布式光纖測溫裝置相同，由測溫光纖、測溫主機等組成。區別是測溫光纖沿隧道頂部全線敷設，并與電纜本體分布式光纖測溫裝置共用測溫主機。安裝工序如下：

2.3.1 采用傳感器方式

①溫度傳感器安裝。將溫度傳感器安裝到支架上，固定與數據采集箱連接的線纜。

②測溫采集箱安裝。將采集箱通過膨脹螺栓固定在隧道壁、井壁或電纜支架上，連接線纜。

③系統調試。通過后臺或移動終端對數據采集箱進行遠程訪問、調試。

2.3.2 采用分布式光纖測溫方式

準備工作、測溫主機安裝及調試與電纜分布式光纖測溫裝置相同。測溫光纖沿隧道展放，預留適當余量，在隧道頂部中間位置打孔、安裝掛鉤，將測溫光纖用扎帶固定在掛鉤上。如圖2 所示。

圖2 隧道環境測溫光纖敷設示意圖

敷設好的光纖進行分區標定，在分區點加熱光纖，在主機上繪制位置曲線，標記位置。

2.4 防外破監測裝置

防外破監測裝置利用沿電纜隧道敷設的振動光纖，探測周圍環境中的振動，監測外力對電纜隧道造成的破壞，實現快速報警并精準定位入侵位置。主要由振動光纖和監測主機組成。安裝工序如下：

①準備工作。檢查設備完整性，核對裝箱清單。

②振動主機安裝及調試。在屏柜內組裝固定主機，安裝就位后，連接電源線、網線、光纖尾纖及地線，配置系統參數、報警參數，進行網絡調試、后臺接入調試。

③振動光纖敷設。沿隧道展放光纖，在隧道的頂部蛇形敷設，監測范圍覆蓋兩邊隧道側壁，應盡量保持光纖與電纜隧道表面緊密接觸，分區標定振動光纖。

2.5 沉降監測裝置

沉降監測裝置在深回填區域、與其他隧道或地下構筑物產生交叉穿越處等存在沉降風險的重點區域，通過靜力水準儀和裂縫計等傳感器對隧道廊體結構位移、結構沉降等因素進行監測[1][6]。主要由傳感器、數據采集器、數據傳輸系統等組成。安裝工序如下：

①準備工作。檢查安裝部位及設備構件，在確保無質量問題后，對重要構件進行預拼裝。

②沉降傳感器安裝。靜力水準儀安裝：將靜力水準儀固定在隧道壁上，安裝時需保證安裝標高相同，敷設通氣管、通液管，連接傳感器線纜。裂縫計安裝：在預定的觀測點打孔，用膨脹螺栓將傳感器固定在隧道壁上，連接傳感器線纜。

③數據采集箱安裝。將采集箱設備支架固定在隧道壁或電纜支架上，然后固定采集箱，接入所有傳感器的數據傳輸線纜，進行系統調試。

2.6 水位監測及自動排水裝置

水位監測及自動排水裝置通過液位傳感器、浮球進行實時水位數據采集，根據設定參數決定是否啟動水泵等設備進行自動排水處理。一般由液位傳感器、浮球和采集控制箱等組成。安裝工序如下：

①采集控制箱安裝。將采集控制箱支架安裝在隧道內電纜支架或墻壁上，安裝控制箱，將電源線、網線、傳感器線纜等接入采集控制箱，并用阻燃保護管進行保護。

②傳感器安裝。在預定監測點打孔，在集水井底部井壁安裝液位傳感器，安裝浮球，排管、布設、固定線纜。

③系統調試。設置水泵啟停水位報警參數，調試設備。

3 補充定額子目設置

3.1 現有定額子目匹配分析

電纜隧道在線監測各子系統安裝工序與2018 版電力建設預算定額匹配情況見表1-表6。

表1 分布式光纖測溫裝置

表2 局部放電在線監測裝置

表3 溫度監測裝置

表4 防外破監測裝置

表5 沉降監測裝置

表6 水位監測及自動排水裝置

3.2 補充定額子目設置

3.2.1 分布式光纖測溫裝置

與現有定額子目匹配可知，測溫主機安裝與調試、測溫光纖敷設、分區標定等工序無對應定額子目，測溫光纖的單盤測試、熔接、光纖測試可套用已有定額。測溫光纖敷設工程量與光纖長度相關，報警分區一般按電纜接頭確定，分區標定工程量與光纖敷設長度相關，因此與光纖敷設合并設置一條定額。測溫主機安裝及調試與光纖敷設工程量之間不存在固定對應關系，故分布式光纖測溫裝置安裝可設置兩個定額子目“測溫主機安裝及調試”、“電纜測溫光纖敷設”，分別以“臺”、“km”為計量單位。

3.2.2 局部放電在線監測裝置

局放主機安裝及調試的人材機消耗量與主機臺數相關，不同工程局放主機對應的采集箱、傳感器套數不相同，所以分別設置定額子目。局放主機安裝及調試以“臺”為計量單位。

根據設備工作原理，局放采集箱與傳感器成套配置，一個采集箱對應三相工頻、高頻傳感器，同時采集三相電纜局部放電信號并對信息進行預處理，可將局放采集箱與傳感器的安裝設置為一條定額子目“局放采集箱、傳感器安裝”，以“套”為計量單位。

3.2.3 溫度監測裝置

環境測溫采集箱與傳感器成套配置，一個采集箱對應一個傳感器，采集溫度傳感器輸出的信號并對信息進行預處理，可將采集箱與傳感器的安裝設置為一條定額子目“環境測溫采集箱、傳感器安裝”，以“套”為計量單位。

測溫主機安裝及調試與電纜本體分布式光纖測溫裝置主機安裝工作內容、施工步驟一樣，可共用一個定額子目，僅需設置“環境測溫光纖敷設”定額子目，以“km”為計量單位，工作內容包含光纖敷設和分區標定等。測溫光纖的單盤測試、熔接、光纖測試可套用已有定額。

3.2.4 防外破監測裝置

設置“振動主機安裝及調試”、“振動光纖敷設”兩個定額子目，分別以“臺”、“km”為計量單位。振動光纖的單盤測試、熔接、光纖測試可套用已有定額。

3.2.5 沉降監測裝置

沉降采集箱可同時收集多個傳感器的數據，且不同工程傳感器的種類和布置數量需結合工程實際情況設計確定，所以可按照“沉降采集箱安裝”以及靜力水準儀、裂縫計兩種傳感器安裝設置三個定額子目，分別以“臺”、“個”為計量單位。

3.2.6 水位監測及自動排水裝置

根據設備工作原理，采集箱與液位傳感器、浮球等成套配置，在隧道集水井內，安裝浮球和液位傳感器進行實時水位數據采集，并通過采集箱控制自動排水裝置，考慮到定額使用方便的要求，可將水位監測及自動排水裝置安裝綜合設置為一個定額“水位監測及自動排水裝置安裝及調試”，以“套”為計量單位。

綜上所述，擬設置補充定額子目見表7。

表7 電纜隧道在線監測擬設置補充定額一覽表

4 結論

本文系統研究了電纜隧道在線監測各子系統工作原理及安裝工藝流程，逐工序與2018 版電力建設預算定額子目進行匹配分析，確定需要補充編制定額子目的工作內容，進一步結合設備工作原理和工序間的相關性，按照現有定額的計量單位和步距設置原則，得到“測溫主機安裝及調試”等擬設置的12 個補充定額子目，研究成果可以為進一步編制完善相關定額，建立完整的電纜在線監測定額體系提供參考。