智能电缆隧道运行监测预警系统设计

电缆隧道是电力系统的重要组成部分,主要负责电能的传输和分配。伴随着我国电网规模的不断扩大,电能输送的稳定性和安全性成为人们关注的焦点。随着电缆隧道的规模扩大,其运维检修工作难度日益增加,为有效确保电能输送质量,需要借助信息技术,实现对电缆隧道运行状态的实时监测,从而保障电缆线路的稳定运行。鉴于此,本文对电缆隧道运行监测预警系统的设计进行深入分析,试图为其提供行之有效的可行性建议。

钢厂电缆隧道水喷雾灭火系统设计及优化

为实现对某钢企电缆隧道中水喷雾自动喷水灭火系统的参数优化设计,对水喷雾灭火系统中喷头雾化角大小、间距及喷雾流量展开数值模拟,最终确定水喷雾灭火系统的最佳灭火系统参数为:水供给强度13 L(/min·m^(2)),下喷喷头雾化角120°,喷头间距为1 m,侧喷喷头雾化角90°,喷头间距为1.7 m,工作压力0.34 MPa,喷雾流量30 L/min。

高压电缆隧道内广域极差异常故障检测方法

高压电缆运行在电缆隧道环境中,需要工作人员进行周期性巡视以发现异常故障。为了提高工作效率,及时发现不良工况,提出了一种基于广域极差的机器视觉跟踪成像异常故障检测方法。该方法能够利用广域极差在复杂背景和光照条件下极高对比度和稳定性的特性,快速准确地定位和跟踪电缆隧道内异常积水情况,并通过机器视觉构图技术,生成高质量的积水图像。通过仿真试验和现场试验验证了所提出方法的有效性。仿真试验结果表明,该方法能够在不同视角和距离下实现隧道内积水目标稳定跟踪和清晰成像,且具有较高的识别率和跟踪率。现场试验结果表明,该方法能够在实际变电所环境中自动完成电缆隧道内积水故障检测任务,且具有较高的准确率。

暗挖隧道对近接电缆隧道影响的数值计算研究

针对地铁暗挖隧道施工对电缆隧道衬砌结构造成的裂损病害问题,运用有限差分软件模拟暗挖隧道正交下穿电缆隧道不同工况,提取并拟合电缆隧道的沉降值作为位移载荷,用ABAQUS有限元软件建立荷载-结构模型,将位移荷载加载到采用内聚力模型本构的衬砌结构上来模拟裂缝萌生与发展.得到结果如下:暗挖隧道正交下穿电缆隧道工况下,电缆隧道二次衬砌底板主要受到拉应力的影响最大,电缆隧道衬砌底板裂缝起裂、扩展时产生的最大应力与隧道之间的垂直距离(净距)、电缆隧道的断面尺寸有关;暗挖隧道正交下穿电缆隧道工况下,对电缆隧道产生的裂缝几何特征进行了分析,裂缝的宽度、长度、深度同电缆隧道断面尺寸、净距成线性关系.

河北石家庄公司:建成全场景智慧运维电缆隧道

2024年1月15日,国网河北石家庄供电公司电缆运检中心员工通过电缆隧道综合监测平台,15 min远程完成110 kV建华变电站电缆隧道巡检工作。日前,该公司完成110 kV建华变电站电缆隧道综合监测技术改造项目验收,实现高压电缆隧道的远程自主多场景巡检。110 kV建华站电缆隧道全长2.8 km,国网石家庄供电公司在前期试点建设的基础上,充分融合数字孪生、边缘物联代理、AI算法等先进数智技术,对隧道内2回110 kV电缆线路开展图像、接地环流、局放、气体、水位、外力破坏、烟感、温湿度等13类132套数字化、智能化在线监测设备优化完善。

盾构电缆隧道排水系统设计与创新探讨

排水系统是电缆隧道的重要组成部分之一,对保证电缆隧道使用安全具有重要作用。对于盾构电缆隧道,其排水系统的设计在标准规范中没有完整和明确的设计与取值依据,同时因外界因素而导致的隧道路径以及纵断面的变化也对隧道排水系统设计提出了新的要求。通过对盾构电缆隧道内水的来源、特点及排水标准的具体分析,结合相应的标准规范、国家电网公司相关文件要求,介绍了盾构电缆隧道排水量的取值原则、隧道排水沟的设计计算方法。针对隧道集水坑和排水泵组的设计,介绍了常规竖井内排水系统的设计方法。通过调查研究,首次提出了隧道内道中集水坑和排水泵组的创新设计方法以及相关数据的取值依据,能够有效地提高隧道设计灵活性和施工安全性,且能有效降低综合成本并缩短工期,可为类似形式的隧道设计提供参考。

基于实体试验的电缆隧道中间接头区域防火措施研究

为测试实际隧道中的中间接头区域的防火措施效果,进一步优化配置,设计点火装置和数据采集系统,利用一条待投运的电缆隧道开展实体火灾试验,通过监测图像和数据分析中间接头区域燃烧的火灾发展情况,然后对不同配置下的防灭火效果进行测试分析。结果表明:模拟中间接头击穿破裂故障下的燃烧,温度高且容易产生滴落熔融物,现有防护措施下故障接头周边电缆仍可能受到损伤。优化配置措施为:在中间接头区域上下层都加装防火隔板;在中间接头所在的最上一层支架距电缆接头中心线两侧1 m处各安装一个4 kg的超细干粉灭火装置;对电缆中间接头两侧4 m范围内电缆绕包防火包带,可有效防护中间接头区域火灾。

超长电力电缆隧道固壁遮挡对土壤热库吸热特征的影响

为探究电力电缆隧道通风设计中土壤热库吸热量简化计算方法的误差和适用范围,采用数值计算方法对隧道传热过程进行三维模拟研究。通过定义切向导热偏差率,量化评价简化计算方法所采用的一维传热假设与实际传热过程的偏差,分析现行简化计算方法在隧道内壁不同遮挡情况下的误差和适用性。结果表明:1)隧道内壁遮挡区边缘位置的切向导热偏差率最高达95%;2)双层隧道的下层空间,由于内壁面被遮挡程度大,使得土壤热库传热呈现典型的二维特征,简化计算方法误差高达57.5%;3)上层空间内壁面遮挡较少,传热过程与简化计算方法所做的一维假设类似,故计算误差仅约10%,这表明隧道土壤热库吸热量现行简化计算方法仅适用于双层隧道的上层空间,但不适用于下层空间。

高压电缆隧道防火措施隔热效果试验及优化配置研究

为解决在配有防火措施的高压电缆隧道内发生严重火灾时,仍有可能损伤电缆造成严重后果的问题,首先开展典型电缆防火产品的隔热效果测试,然后对比分析防火隔板上电缆加装绕包防火包带的防火效果,最后结合实际隧道布置建立模型并仿真分析中间接头区域上方各层电缆护套的温度分布,根据温度阈值确定电缆隧道防火措施最优配置方案。研究结果表明:火源功率为400,600 kW时,隔板上电缆护套达到热解的时间分别较火源功率为200 kW时快44%和67%;隔板上方电缆绕包防火包带后,护套达到热解的时间分别延长39%和66%;典型高压电缆隧道层间配置防火隔板后,以中间接头中心线为基准,建议对上方第2,3,4层电缆分别沿电缆敷设方向1.2,2.6,6.8 m范围内加装防火包带。研究结果可为电缆隧道防火措施优化配置提供参考。

电缆隧道不同材质防火隔板的防火效果研究

为对比电缆隧道不同材质防火隔板的防火隔热效果和为防火隔板选型提供参考依据,首先对隧道内应用的4种典型防火隔板进行燃烧性能和力学性能测试,然后搭建模拟电缆隧道火灾的真型试验平台,对不同隔板进行防火效果对比试验。结果表明:无机硅酸钙板不可燃,但其力学性能最差,在真型试验中,3种火源功率下隔板均发生断裂现象,断裂后无法起到防火作用;无机玻镁板不可燃,在真型试验中300、400 kW火源功率下力学性能变差,隔板的火源上方处变形,防火效果较差;有机拉挤板可燃,在300、400 kW火源功率下隔板背火面会被引燃,无法起到防火作用;有机模压板难燃,在真型试验中,3种火源功率下,隔热效果均表现良好,背火面不会被引燃,且力学性能良好,能起到很好的防火效果。

“双碳”背景下电缆隧道、综合管廊电力舱人员口部及防火分区设置研究

“碳达峰碳中和”双碳目标的确立对电缆隧道及综合管廊电力舱建设的节能环保、绿色低碳提出了更高的要求。本文从安全可靠、经济合理、环境友好的角度出发,对电缆隧道及综合管廊电力舱安全孔及防火分区设置等问题进行了研究探讨,提出规范人员出入口的功能定位和统一用词;进行了安全孔和逃生口的溯源、内涵分析,提出选用安全孔的合理性;并结合规程规范沿革编写和工程实例,多角度分析了防火分区和安全孔间距的选取,最后给出了工程实施的建议。

基于SfM的城市电缆隧道三维重建方法优化研究

三维重建技术常被应用于城市地铁隧道、铁路隧道等场景,用来进行隧道形态的可视化展观以及隧道性态的分析。对于城市电缆隧道,由于其内部障碍物较多,断面较小等特点,采用三维激光扫描仪等传统的三维重建方式存在一定的困难。摄影测量由于其设备的便携性,应用于电缆隧道的三维重建具有优势。基于摄影测量理论,对影响电缆隧道三维重建效果的各种因素进行总结和分析并建立了针对电缆隧道场景三维重建的模型评价方法。于南通滨江路GIL电缆隧道内开展现场实验,对于原始图像存在的明暗不均问题,选用直方图均衡化+伽马变换进行增强化预处理,恢复隧道图像暗部的衬砌细节。基于运动恢复结构(SfM)三维重建方法,构建了具有完整内部纹理信息的电缆隧道三维模型。同时以模型评价方法为判断标准,对图像采集方法和建模参数等关键因素进行优化研究。结果表明,使用200张图像、中等质量建模能够保证较高的点云密度(1.0×10^(5)m)、合理的中心特征点数量(321个)、较低的均方根重投影误差(1.36pix),同时又兼顾了较高的建模效率(177s),满足隧道三维重建的需要。

防火分隔形式对电缆隧道火灾的影响规律研究

针对实际电缆隧道中防火分隔形式多样、差异较大的问题,使用数值模拟的方法对无防火分隔时不同火源规模下的电缆隧道火灾发展规律和三种防火分隔形式对抑制电缆火灾效果的影响进行了研究。结果表明:电缆燃烧长度超过10 m时,火焰会因隧道中部燃烧区氧气供应不足向隧道两端快速游走;对隧道断面采取局部防火分隔的方式无法阻止火焰和烟气的蔓延,且防火分隔限制了空气向火源区域的流动,反而会促使火焰更早开始向初始燃烧区外的部位游走;只分隔电缆支架区域以及分隔电缆支架和隧道拱顶区域时,火焰游走的平均速度为0.14 m/s,在相同情况下无防火分隔时火焰游走的平均速度为0.13 m/s;对电缆隧道全断面进行分隔才能有效控制因缺氧造成的火焰游走,并使火焰自熄灭,从而最大程度地降低火灾造成的危害。该研究可为电缆隧道防火分隔的工程设计提供参考。

基于MSSA-SVM的电缆隧道故障预警系统设计

为了实现电缆隧道环境的在线监测和故障报警,提高电缆隧道监测系统的智能化水平,提出了一种基于多特征麻雀搜索算法(multi-feature modified sparrow search algorithm, MSSA)优化支持向量机(support vector machines, SVM)的故障预警系统。首先,对故障数据集进行归一化预处理;其次,建立多分类SVM模型,用MSSA对SVM进行参数寻优,从而建立MSSA-SVM模型,并将训练好的MSSA-SVM模型嵌入故障预警系统的数据库服务器中,对实时采集的数据进行在线监测、诊断,并及时报警;最后,通过实验验证了MSSA-SVM模型的有效性,并将其与麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)、灰狼优化算法(grey wolf optimization, GWO)和粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)进行对照实验,实验结果表明,MSSA-SVM模型的故障识别准确率最高,其识别准确率可达95%。研究结果为有效提高电缆隧道在线监测的智能性和准确性提供了参考。

烟囱效应对电缆隧道火灾蔓延影响研究

为了研究电缆隧道火灾在山地地形中的发展过程及规律,为电缆隧道火灾的防治与隧道结构的设计提供基础依据,利用三维火灾动力学模拟软件FDS对含不同坡度段的电缆隧道火灾进行了模拟试验研究,分析了电缆隧道发生火灾时烟气蔓延情况、火焰蔓延速度以及温度分布情况等规律。研究结果表明:电缆隧道内的坡度段在火灾过程中会形成烟囱效应,进而影响电缆隧道火灾的发展;随着电缆隧道坡度段坡度的增加,隧道内的高温区域减小并向着有坡度段的一侧移动;隧道的坡度与隧道左端面的进风速度有正相关的关系。

不同供冷方案在超长电缆隧道中的性能分析

采用数值模拟方法研究了超长跨江电缆隧道在上海市夏季空气调节室外计算干球温度条件下的温度分布,结果表明隧道必须采用水冷降温,因此提出了单侧供冷水管敷设方案和双侧供冷水管敷设方案,并从隧道内热环境和供冷负荷两方面对不同供冷方案进行研究分析,结果表明,双侧供冷水管敷设方案的隧道内热环境更有利于工作人员的巡视和检修,但供冷负荷略大于单侧供冷水管敷设方案,供冷负荷增幅为7.1%。

基于高压电缆燃烧试验的电缆隧道末端火灾模拟

为研究地下电缆隧道火灾的具体危害性,首先通过锥形量热仪对高压电缆进行燃烧试验,然后将试验所得数据代入FDS仿真软件,对地下电缆隧道末端的电缆火灾进行模拟验证,研究电缆隧道末端火灾的火势发展及烟气扩散、能见度变化、CO生成量、温度变化等的规律。结果表明:电缆隧道末端火灾前期的大量烟气来自高压电缆的阴燃阶段,烟气的蔓延速度极快;由于浮升力的作用,在电缆隧道高度方向上的温度呈上升趋势;电缆隧道内的烟气温度和CO含量的峰值并不在火源位置处,而是距火源有一定的距离;越靠近电缆隧道末端,其温度和CO含量越低。

装配式电缆隧道施工技术及其质量控制

针对装配式电缆隧道中的防水构造、沉降控制等施工难点问题展开研究。基于装配化设计结果提出了纵向连接和顶板-侧壁连接等关键位置的合理防水构造及其施工方法。并根据现行相关规范提出了装配式电缆隧道标准段的生产制作、养护、运输、吊装以及拼接等施工关键工艺的质量控制措施,结合有限元分析结果制定了装配式电缆隧道沉降监测方案。

城市盾构法电力电缆隧道设计

通过对沈阳盛京~滂江220kV电缆线路工程盾构隧道结构及附属设施设计内容的回顾与总结,系统介绍了在方案形成过程中的设计方案比选、关键技术及重难点控制等多方面内容,对现场实际施工中遇到的问题进行了经验总结,并结合现有规范等内容提出了一些建议,为今后城市盾构法电力电缆隧道修建工程提供参考借鉴。

基于TRIZ的电缆隧道机器人专用双向通过防火门研究

目前越来越多的电缆隧道采用机器人进行巡检和灭火,但电缆隧道由于消防要求实际投运的是只适合人工开启的单向防火门,电缆隧道机器人通常采用推门通过方式,导致只能正向通过,无法反向通过,因此带来很多不便。本文基于TRIZ理论对电缆隧道机器人专用双向通过防火门的问题进行了分析,提出一种电缆隧道机器人专用双向通过防火门,设置了主防火门和副防火门,二者门扇间设置了联动机构,保证电缆隧道机器人反向通行时,主防火门在副防火门带动下打开,便于机器人自由出入,以实现电缆隧道机器人正向反向均能自主通过防火门。