输配电线路电缆中间接头火灾预警及自动灭火系统研究与设计

发布时间：2020-04-20 20:23

【摘要】：电缆中间接头作为输配电线路中电缆运行的薄弱环节,其火灾会造成长时间停电,进而影响了经济的稳定发展。因此提出一种可靠、安全、智能的电缆中间接头火灾防灭火方案,对于降低电缆中间接头火灾发生频率,减少电缆中间接头火灾造成的经济损失具有十分重要的意义。本论文通过对电缆中间接头的火灾进行特性分析,提出一种能够实现多级预警和自动灭火的电缆中间接头防灭火方案,并通过模拟火灾实验和模拟报警实验,验证其灭火系统和预警系统的可行性。主要研究成果如下:1.电缆中间接头火灾是由电缆中间接头故障产生的电弧、过热以及外来热源点燃了电缆中间接头导体外的绝缘层和保护层而引起的。2.电缆中间接头火灾特点有:电缆中间接头热量长期积累,容易突发火灾;电缆中间接头故障容易导致爆炸,破坏性强;电缆成束燃烧,火灾蔓延迅速;易产生并积聚大量高温有毒烟气;火灾损失严重、影响范围广。具有故障及火灾难以快速定位、扑救难度大、火灾后快速修复困难等处置难点。3.根据理论分析结合实际需求后进行电缆中间接头火灾预警及自动灭火系统的总体方案设计,并以此为基础进行了系统原型设计。系统由火灾预警系统和自动灭火装置两部分组成,其中火灾预警系统由火灾探测模块、火灾预警控制器、预警信号传输模块组成,自动灭火装置采用气溶胶灭火剂作为驱动动力的非贮压式超细干粉灭火装置。火灾探测模块选择使用三种不同动作温度(60℃、90℃、120℃)的常开温控开关以实现系统的多级预警功能,火灾预警控制器包括预警单元和中转单元两部分,核心是STM8超低功耗单片机(MCU),预警信号传输模块采用SX1278 LoRa通信模组和GPRS模块。预警单元电源采用锂亚硫酰氯一次性电池供电方式,应急备用电源采用温差发电装置,确保供电可靠性,中转单元采用主备电源供电方式,即市电220V交流电(主电源)和12V铅酸电池(备用电源)。4.对电缆中间接头火灾预警及自动灭火系统进行可行性实验研究。灭火系统可行性实验结果表明:灭火剂用量越大,灭火效果越好,采用120g气溶胶灭火剂灭火效果最好;管网式喷放相对直接式喷放的灭火效果更好,且灭火时间也缩短50%以上;灭火效果受上盖不同开启方式影响,上盖未开启条件下火最易灭,上盖全开情况下火最难灭。因此采用120g热气溶胶灭火剂+20g超细干粉灭火剂的灭火装置在管网式喷放方式下效果最佳。预警系统的可行性实验表明:三种不同温度温控开关在达到其动作温度(60℃、90℃、120℃)时,都能成功在中转单元发出声光报警信号,同时发现其平均响应时间都在1s内。
【图文】：

图 1-1 电力系统图我国的电力系统中，发电和输电发展的较为成熟，而配电线路的发展较为落后[3]。随着经济发展，供电可靠性的重要性在不断提高，停电事故对社会经济和日常生活的影响十分重大，，应当从国家战略安全的高度来对待这一问题[4]。导致输配电线路发生停电事故的一个重要原因是电缆火灾，据成都市供电局对电缆火灾原因统计，电缆中间接头故障导致的电缆起火占城市电缆起火原因的 70%之多。我国电网中主要停电的的输配电线路是 10kV 配电网，其故障导致停电时户数占总停电时户数 90%以上[5]。如 2016 年 8月 28 日，成都市府城大道一条 10kV 电缆线路的中间接头故障后起火，烧伤了整个通道

西南交通大学硕士研究生学位论文关重要。为更详细的了解和掌握配电线路研究的国内外现状，以输键词在中国知网（CNKI）及以“electric line”和“transmission and distr关键词在 ISI Web of Science 上对近十年的相关文献进行了分析（每和图 1-3 所示），发现：输配电线路的研究是学术界和产业界的一 年间文献数量在不断增加，2013 年后年均发文数呈平稳趋势。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM726;TM08

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本文编号：2634926