共用隧道敷设电缆应用光纤测温系统跳闸的探讨

赵丽君   

（内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，内蒙古  呼和浩特  010010）

摘要： 随着内蒙古西部电网建设的高速发展，110kV及以上电压等级电力电缆采用专用隧道敷设已经具有比较成熟的经验，但与中性点非有效接地方式的电缆线路共用隧道尚无先例。集宁中心110KV输变电工程建设高压电力隧道，为高压走廊提供重要通道，同时考虑到节约城市地下空间及建设投资，提出10KV与110KV电缆同隧道敷设，本文针对此方案的安全可靠性及相关部门的疑虑做深入论述，从各方面分析采用光纤测温系统完成10KV线路跳闸的方式目前认为不是确保安全运行的最佳办法，以期为同类型工程提供借鉴。

关键词：共用隧道；  光纤测温系统；中性点非有效接地；  

Discussion on trip of optical fiber temperature measuring system applied to cable laying in shared tunnel

Zhao Lijun

（Inner Mongolia Electric Power Survey and Design Institute, Hohhot 0l0010, China）

Abstract: With the rapid development of power grid construction in western Inner Mongolia, the use of special tunnels for laying power cables of 110kv and above has been quite mature, however, there is no precedent for sharing tunnels with non-effectively grounded neutral cable lines. The 110KV power transmission and transformation project in Jining District Center is to construct a high-voltage power tunnel, which will provide an important passage for the high-voltage corridor. At the same time, in consideration of saving urban underground space and construction investment, it is proposed to lay 10kv and 110kv cables in the same tunnel, in this paper, the safety and reliability of the scheme and the doubts of the relevant departments are discussed in depth, and the way of using the optical fiber temperature measurement system to complete the trip of 10KV transmission lines is analyzed from various aspects, with a view to provide reference for the same type of engineering.

Keywords：shared tunnel；optical fiber temperature measurement system；neutral Point non-effective grounding；

0引言

内蒙古西部电网集宁中心110KV输变电工程，110kV与10KV送电线路行进于集宁城区周边，经过分布有军事设施的地区及京包铁路，因此采用隧道敷设电缆线路，同时为统筹兼顾、经济合理，提出110KV与10KV电缆同隧道敷设，但是与“中性点非有效接地方式且允许带故障运行的电力电缆线路不应与110kV及以上电压等级电缆线路共用隧道、电缆沟、综合管廊电力舱。”的要求不符，如何做到共用隧道后对安全稳定运行影响最小，相关单位对此方案各持己见，也有提出对10KV线路采用光纤测温系统跳闸的方式。

1电缆隧道内的火灾原因分析及特点：

电力电缆大多采用交联聚乙烯绝缘电缆，引起隧道内电缆火灾的原因可分为两类：一类是由于外界火源引起的火灾，由于电缆隧道是封闭式与外隔绝的，因此可能性比较小。

另一类就是由于电缆本体故障结合其它多种不利因素共同作用引起的火灾事故^[1]，其中电缆接头故障导致的故障最多，据统计占电缆事故总量的70﹪，其原因是由于电缆中间接头制作工艺粗糙，制作质量不良，压接头不紧，接触电阻过大，电缆绝缘或缆芯受潮等，在长期运行过程中电缆中间接头的温度升高，直到过热烧穿绝缘，最终导致电缆接头爆炸产生电弧，引起火灾。这类事故发生的可能性比较大，着火前电缆接头故障点温度由低到高慢慢变化，不会突变；着火后的电缆具有蔓延快、火势猛、灭火难、抢修难、损失严重的特点，所以必须引起高度重视。

而且，如果10KV与110KV电缆同隧道敷设，隧道内电缆密集，多层电缆或电缆交叉叠放^[5]，发生火灾时电缆会形成立体燃烧，再加上电缆竖井的高差形成自然抽风，使隧道内产生气流，加之燃烧时释放的热量不易散发，隧道内温度聚升，因此隧道内一旦着火，火势发展迅猛，延燃会很快扩大。电缆着火时还会产生大量的烟雾和有毒气体等，加上隧道内地方狭小，大量烟气难以排出，消防人员难以投入灭火工作，使火势不能控制在小范围内，抢修人员不能即时进入隧道内抢修，延长停电时间，电缆火灾事故所造成的损失会非常严重。

2电缆光纤测温系统的应用：

可能有外部火源进入的电缆隧道，在电缆层上表面和隧道顶部均安装光纤测温系统^[2]，就能及时准确地监测到电缆运行温度参数，当电缆温度发生异常时，就能及时发现故障隐患，而且着火前故障点温度不会突变，可以及时对其进行处理。

咨询多家光纤测温系统厂家了解到，光纤测温系统与火灾报警系统进行消防灭火联动控制是有成功案例，但对电力线路联动跳闸没有应用案例。

3电缆光纤测温系统作为保护的探讨

（1）现有设备的支持情况

10KV线路和110KV线路装设相间短路和单相接地保护，均为电气量保护，要求隧道内的电缆光纤测温系统在检测到电缆超温时接入10KV线路跳闸，等同于电缆超温的非电量保护跳闸要求，目前没有规程规范的支持，并且现有10KV线路保护装置不具备接入非电量内容。

也有专家提出：“测温系统将温度传至测温主机，当温度超过一定限值后，将信号送至监控系统，由监控系统判断后启动10KV线路跳闸”。这种方式完全不顾监控系统只是负责实现对设备监视及控制，而监控系统完成的对一次二次设备的遥控功能需要操作员和监护员双席验证，监控系统不参与保护功能，无法实现此功能。

（2）设备特点的适应情况

如果光纤测温系统作为辅助保护接入断路器跳闸回路，势必存在保护投退和保护定值整定问题。首先，保护投退软硬压板应该设置在保护的源端，但目前光纤测温系统传送报警信号后，需要运行人员手动复位才会消除报警信号，并不会因为温度降低自动撤销报警状态，所以不具备随时投退的功能和手段。其次，保护定值整定目前也没有依据，无法整定。

针对10KV线路相间短路和单相接地故障装设线路保护，保护动作时间是以零点几秒甚至毫秒级为单位计算；而电缆测温采用较先进的状态监测方法，着火前故障点温度由低到高慢慢变化，不会突变，通常设置较低的报警阈值，如70℃，当触发报警后，运维人员完全具备条件来依据各种相关报警信息及时对其进行处理，再决定是否切断线路，采用这种预防性维护的方法较为稳妥，避免了由于接入辅助保护带来回路的不可靠因素。

（3）设备管理情况

就我们熟悉的变压器或油浸电抗器配置非电量保护来说，非电量内容的采集如瓦斯、温度等均来自变压器或油浸电抗器本体，而本次10KV线路的非电量内容来源于另一套设备，特别是涉及电力供电安全，如果由于外界影响导致误动作，意外切断10KV供电线路，不仅会对生产或社会产生负面影响，而且会发生责任不清、互相推诿的问题，实不可取。

4确保安全可靠的实施建议

电缆光纤测温系统作为保护装置实现10kv线路跳闸的方案目前尚不可靠成熟，电缆隧道消防应采取“预防为主、防消结合” 的原则采用以下几方面的安全措施。

（1）电缆敷设路径及方式

电缆敷设路径要综合考虑路径长度、施工、运行和维护方便等因素，避开可能挖掘施工的地方，避免电缆遭受机械性外力、过热、腐蚀等危害。建设隧道还需要与城镇总体规划相结合，^[4]与各种管线和其他市政设施统一安排，应便于敷设与维修、应有利于电缆接头及终端的布置与施工，同时电缆隧道宜按电网远期规划并预留适当裕度且一次建成。在符合以上安全性要求下，电缆敷设路径应有利于降低电缆及其构筑物的综合投资。

（2）电缆隧道防火构造

电缆隧道可以合理设置防火墙和防火门，将隧道分区分段达到隔离封闭着火电缆段，防止火势蔓延^[3]；电缆接头安装防爆盒，即使电缆中间接头发生爆炸也不会因此而伤及其他电缆；同时设置自动灭火系统，针对已经发生的火灾，自动投入工作，将火焰扑灭，把损失降到最低，从而彻底解决电缆过热引起的连锁火灾事故，保障了电网的运行安全，提高了电网的生产效率与经济效益。

（3）加强光纤测温系统功能

利用电子技术和自动控制技术，使电缆在高性能的工控机的控制下，对电缆进行实时在线监测，通过图文显示、声光报警等方式提供电缆的运行温度参数及故障隐患的具体位置，同时具备无线传输至运维人员手机等通讯工具，以便电缆维护人员能及时采取措施，防患于未然。

（4）中性点接地方式改造

对于中性点非有效接地的10kv电缆线路与110KV及以上电缆同隧道敷设，且允许10kv线路带故障运行的项目，经过严格论证，为确保隧道本体及电缆运行的安全，建议进行中性点接地方式的改造或者在发生接地故障时利用电气量保护动作出口立即断开故障线路。

5结束语

随着国家城镇化的快速发展，地下电网既美观城市保护市容，又提高了电网的稳定性，因此电缆线路发展规模会越来越大，针对不同电压等级电缆线路同隧道敷设的安全性进行专门的设计研究及经验总结，解决相关决策部门的后顾之忧，才能真正做到统筹兼顾、经济合理地利用城市地下空间，有效地推动城市建设现代化、科技化、集约化。

 

 

参考文献：

[1] 迟福建等. 公共隧道敷设高压电缆的关键技术研究[J].天津电力技术，2011,2：6-9.

[2] 火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013,12：46-47.

[3] 电力电缆隧道设计规程[S].北京：中国计划出版社，2013,9：52-53.

[4] 葛荣良.从电缆隧道建设看城市地下空间的利用[J]. 上海电力，2006,3：243-245.

[5] 胡海柯等.当前城市地下电力管线的建设问题[J] .地下空间与工程学报，2011,2：1569-1571.

 

作者简介：

赵丽君（1972－）, 女，汉族，内蒙古呼和浩特市人，学士学位，正高级工程师，从事电气设计工作。

通讯地址：呼和浩特市鄂尔多斯东街内蒙古电力勘测设计院有限责任公司电网分公司，

邮编：010010

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