分布式光纤测温系统在电缆测温中的应用111.docVIP

井工一矿动力电缆测温系统项目 实施方案 北京中电久恒科技有限公司 2011-6-21 【项目目的和意义】 随着我国煤矿采掘机械化和电气化程度的提高，外因火灾发生的比例逐年增高。低压电缆着火、矿用变压器着火、架线电车电弧引燃木支护棚着火等电气火灾事故时有发生，而且矿井中环境复杂，电气设备众多，一旦发生火灾，后果将不堪设想，人员生命财产损失严重2010年07月17日20时10分, 陕西渭南市韩城市小南沟煤矿副斜井井底动力电缆着火，造成28人死亡2010年3月15日20时30分，河南省郑州市新密市东兴煤业有限公司主井西大巷电缆着火，25名被困矿工全部遇难2010年1月8日17时，江西省新余市欧里镇庙上煤矿井下电缆着火，造成12人死亡;2010年1月5日12时，湖南省湘潭县谭家山镇立胜煤矿井下发生一起电缆着火事故，25人死亡，9人下落不明。目前，煤矿企业采用的火灾检测设备还很少，而且大部分还是采用基于电信号传感器的测温系统。动力电缆的安全运行对于煤矿整个电网的安全运行有着十分重要的意义。对动力电缆进行温度在线检测对预防煤矿企业的火灾显得尤为重要。 一般来说，传统的动力电缆测温手段相对单一甚至没有科学有效的测温措施。一般采用感烟探测器、热电偶、红外测温仪以及人工定期监测等措施以监测动力电缆局部温度过高的隐患，但是这些措施都存在如下缺陷： 点式检测。只是对动力电缆局部如接头、终端等部位进行监测，而对整根动力电缆沿线无数个温度点测量不到；只能对已经发生事故的情况进行单一的报警，而不能做到防患于未然，不能及时提醒相关工作人员，对隐患的发展变化过程没有及时的预警； 信息反馈周期长。不能实时的将动力电缆上的温度点反馈给相关决策人员，要靠人工收集温度信息，这也对进行温度收集的人员是一种安全隐患； 测温范围有限。传统的感温动力电缆监测距离短（仅为120m为一个单元），测量的温度范围一般只能达到180℃，而对更高温度的测量则无法实现，电信号易受到干扰不能对局部热源进行精确定位，遭受高压时还会对后端设备造成冲击，这样就大大延缓了危机处理的最佳时机。 本项目旨在研发一适合于煤矿现场恶劣环境下的动力电缆测温系统，实现对整根动力电缆沿线温度点的连续测量，真正实现点--线--面的全方位温度测量，做到火灾的早发现，早处理，防患于未然。针对中煤平朔集团具体的应用场合和工况环境，研发专用的矿用分布式光纤同时，通过长时间、大范围检测、校验，总结出适合于中煤平朔的在线分布式温度传感系统的一揽子应用准则和参考意见。 井工一矿动力电缆测温线路如图1所示，动力电缆线路敷设较复杂。对其进行全线路温度测量难度较大，采用分布式光纤测温系统对整条线路进行温度检测和故障报警的应用研究十分必要，同时对于煤矿的安全生产具有重要的意义。基于井工一矿实际动力电缆分布情况而研发的分布式光纤测温系统在煤矿动力电缆测温中针对性明确，具有很高的应用价值。 图1 井工一矿所选测温段动力电缆分布图 【项目研究内容】 本项目着重从下面2个方面进行深入研究：(1)对煤矿已敷设的动力电缆走线方式、动力电缆结构等进行对比，从理论和实践两方面找到最有效的改造已敷设动力电缆的分布式光纤测温的最优方案（包括感温光缆走线方式、动力电缆数和感温光缆数的最优配比等）。(2)有针对性地研发适合中煤集团平朔各矿各种环境的矿用分布式光纤测温系统样机。 对已有动力电缆附加分布式测温系统研究 对矿用动力电缆进行分布式测温，很大部分工作量是对已敷设的动力电缆增加测温系统。作为传感器和传输通道的光纤敷设将对测温系统的有效性和准确性起到举足轻重的作用，新敷设的动力电缆可以采用自带感温光缆的动力电缆，如图2所示，不用外敷温光缆。而已经敷设的动力电缆测温只能通过外加温来实现。 图2 自带感温光缆的光缆截面图 井工一矿动力电缆敷设通过桥架、地沟和电缆钩，采用多根动力电缆统一走线的方式实现，具体如图3所示。捆绑式排列走线相对较少，主要以多排排列和单排排列为主。动力电缆温度分布情况和周围环境有很大的关系，尤其跟巷道通风情况有密切的关系。的敷设根数和分布情况对测温的精确性和有效性影响非常大。综上，本研究主要集中在以下两点： 图3井工一矿光缆排列图 通风情况与感温光缆敷设位置的关系研究 众所周知，动力电缆发出的热量应该向上漂移，但是巷道通风情况对热量的走向影响很大，不能地把感温光缆放在正上方不同的应用场合、不同的外部环境影响着感温光缆敷设的具体位置。根据现场检测的具体情况来确定感温光缆的敷设位置以达到最优的检测效果。 动力电缆排列根数感温光缆敷设的关系研究 理论上一根动力电缆配置一根感温光缆是最精确的测温方式，但是那样除了会造成很大的浪费外，大量的温光缆敷设也不具有可行性。比较可行的方法是在动力电缆束周围敷设感温光缆，为了使测量相对准确，光纤的蛇形排列是