電纜溝火災(zāi)原因分析及預(yù)防措施

黃常青 劉思穎

（1.重慶電力設(shè)計院有限責(zé)任公司 重慶 401120 2.重慶篤信電力有限責(zé)任公司 重慶 401120）

引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)高速增長，城市電力需求的不斷增長，城市內(nèi)的架空線路逐漸改為電纜，使得電纜的使用率日益增多。由于電力系統(tǒng)中使用電纜的場所存在覆蓋廣，數(shù)量多，敷設(shè)密集，高壓電纜在運行狀態(tài)下處于發(fā)熱狀態(tài)等特點，而且電纜溝內(nèi)電纜大多敷設(shè)在地下，城市道路中電纜溝蓋板大多為密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)電纜發(fā)生故障而引起火災(zāi)時，因電纜溝道較隱蔽，不易控制，搶修恢復(fù)時間長，使得電纜溝火災(zāi)事故一旦發(fā)生容易造成嚴(yán)重事故，不僅造成設(shè)備損壞，甚至還可能造成人員傷亡。電纜火災(zāi)事故必須引起高度重視，防止電纜溝火災(zāi)事故的發(fā)生及火災(zāi)事故發(fā)生后的應(yīng)急處理措施已成為當(dāng)前亟待解決的一項重要課題。

1 火災(zāi)事故案例介紹

2016年，西安南郊某變電站發(fā)生火災(zāi)事故，因電纜溝失火導(dǎo)致其中一臺主變故障起火，造成另一臺主變跳閘，同時波及附近330kV某變電站#3主變故障跳閘，造成該站330kV停電，造成多個區(qū)域發(fā)生停電。據(jù)事后分析，主要原因是電纜溝內(nèi)35kV電纜中間接頭故障，電纜溝內(nèi)存在可燃?xì)怏w引起爆炸。

2017年，重慶江北某變電站10kV電纜溝失火，引起供區(qū)大面積停電，由于正值夏天高溫時期，給供區(qū)居民造成很大的影響。這次事故主要原因是電纜溝內(nèi)電纜堆積太多，溝道內(nèi)通風(fēng)不暢，局部溫度過高引起的。

2 電纜火災(zāi)特點及危害

2.1 火勢猛、蔓延快、難控制

電纜結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)體（纜芯），絕緣層，護(hù)套層三部分組成。導(dǎo)體主要由銅絲或鋁絲絞扭而成；絕緣層主要材質(zhì)有橡膠、絕緣油、塑料、油漬紙等；護(hù)套層即為在絕緣層外包的金屬或非金屬護(hù)套。其中紙、布、橡膠、塑料等均為可燃介質(zhì)，一旦電纜著火，火焰會沿著電線電纜的敷設(shè)走向迅速蔓延，據(jù)資料統(tǒng)計：電纜沿溝道水平敷設(shè)時燃燒速率約為3.5m/min，電纜沿豎井垂直敷設(shè)時燃燒速率約為8～9m/min。即使切斷電源，火勢也難以控制。

2.2 煙大毒強、難以撲滅

電纜多放置于電纜溝、電纜夾層等密閉空間，電纜著火時，其絕緣材料、填充物等會釋放大量如CO、HCl等有毒煙氣，由于電溝道空間密閉，面積狹隘，同時缺乏有效排煙設(shè)施，煙霧迅速充滿電纜溝道空間，能見度低，很難找到著火點，不易于撲救。電纜燃燒時產(chǎn)生的含HCl的有害氣體四處蔓延，遇潮濕空氣形成稀鹽酸附著在電氣設(shè)備、控制屏柜上形成一層導(dǎo)電膜，降低設(shè)備和接線回路的絕緣性，威脅電氣設(shè)備安全運行。

2.3 損失嚴(yán)重、修復(fù)時間長

電纜發(fā)生火災(zāi)不僅燒毀大量電纜及電氣設(shè)備，而且恢復(fù)時間長，停電期間將造成許多工業(yè)企業(yè)等重要負(fù)荷停電，影響其生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，間接損失慘重。

3 電纜溝火災(zāi)事故原因分析

根據(jù)發(fā)生火災(zāi)案例的分析總結(jié)，大致可分為兩類，一類為電纜自身故障引起火災(zāi)；二類為外界因素引起電纜溝發(fā)生火災(zāi)。

3.1 電纜自身故障引起火災(zāi)的幾種情況

（1）過負(fù)荷：電纜線路長期工作在實際電流超過額定電流的環(huán)境中。導(dǎo)體在過載狀況下電能將轉(zhuǎn)變成熱能，造成導(dǎo)體和絕緣物局部溫度急劇上升，達(dá)到一定溫度時，可能引燃附近的可燃物，形成火災(zāi)。

（2）短路沖擊：電力系統(tǒng)遭受短路電流沖擊，而控制開關(guān)或保護(hù)裝置不能及時動作切換負(fù)荷短路電流，長期持續(xù)作用導(dǎo)致電纜絕緣水平下降，形成火災(zāi)。

（3）電纜接頭接觸不良：電纜中間接頭如果制作工藝不良、焊接不牢固、材料選擇不恰當(dāng)?shù)仍蚓鶗纬山佑|電阻，電流越大，接觸電壓降越大，當(dāng)接觸電壓足以擊穿間隙空氣，形成空氣導(dǎo)電，如果接觸點空隙稍大，又恰巧電源電壓波動峰值，會在空氣間拉出電弧，點燃附近的可燃物形成火災(zāi)。

（5）電纜絕緣老化：在潮濕的氣候條件下做電纜接頭，容易使電纜接頭進(jìn)水或混入水蒸氣，損害電纜的絕緣強度；電纜直埋在有酸堿成分的土壤地區(qū)，容易造成電纜鎧裝、鉛皮、外護(hù)層被腐蝕，保護(hù)層因長期遭受化學(xué)腐蝕或電解腐蝕，致使保護(hù)層失效，絕緣降低，也會導(dǎo)致電纜故障。

（6）電纜質(zhì)量缺陷：電力電纜的導(dǎo)體材料以及絕緣電阻、護(hù)套平均厚度、外徑、導(dǎo)體電阻不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，造成絕緣強度達(dá)不到要求，容易引起火災(zāi)。

3.2 外界因素引起火災(zāi)的幾種情況

（1）施工時，由于電、氣焊接火花飛濺造成電纜起火。

（2）靠近帶油設(shè)備的電纜溝道蓋板密封不嚴(yán)密，含油設(shè)備因受潮等原因發(fā)生爆炸溢油，流入電纜溝引起火災(zāi)事故擴(kuò)大。

（3）直埋敷設(shè)的電纜與熱力管道之間未預(yù)留足夠的安全距離，且無防護(hù)隔板，造成熱力管道發(fā)生事故波及電纜引起火災(zāi)。

（4）電纜溝內(nèi)未設(shè)置防火墻，或防火墻的耐火極限不滿足要求，造成外部火災(zāi)侵入，引起電纜著火，擴(kuò)大事故范圍。

（5）導(dǎo)電性垃圾（錫箔紙等）附著在電纜接頭處，引起短路著火。

（6）蛇鼠竄入電纜溝，啃咬電纜外皮護(hù)套，破壞電纜絕緣水平，存在電纜火災(zāi)的危險。

4 防止電纜溝火災(zāi)事故的措施

為防止電纜溝火災(zāi)事故的發(fā)生，應(yīng)總結(jié)電纜溝火災(zāi)發(fā)生原因，從根源上抑制電纜溝火災(zāi)事故，同時制定防消結(jié)合的方針，為電纜提供良好的運行環(huán)境。

4.1 預(yù)防及阻燃措施

（1）充分做好相關(guān)資料收集工作，盡可能準(zhǔn)確預(yù)測電纜所需承受的工程建設(shè)要求；考慮電纜在各種可能敷設(shè)條件下的修正系數(shù)，在工程投資允許的情況下，考慮電纜容量裕度，并進(jìn)行短路熱穩(wěn)定校驗，盡量選擇阻燃電纜。

（2）加強電力電纜及電纜附件選型、訂貨、驗收及投運的全過程管理。應(yīng)優(yōu)先選用具有良好運行業(yè)績和成熟制造經(jīng)驗的制造商，嚴(yán)格進(jìn)行到貨驗收，并進(jìn)行相應(yīng)的驗收試驗。

（3）合理規(guī)劃電纜段長，盡量減少電纜接頭數(shù)量，禁止在變電站內(nèi)部、出站溝道、橋架和豎井等區(qū)域布置電力電纜接頭。

（4）電纜溝道設(shè)計時，應(yīng)充分考慮電纜外徑，轉(zhuǎn)彎半徑，根數(shù)；合理選擇電纜溝截面，支架層間距離。

（5）在電纜敷設(shè)過程中嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)范進(jìn)行敷設(shè)、固定，敷設(shè)過程中嚴(yán)格控制牽引力、側(cè)壓力和彎曲半徑。

（6）合理規(guī)劃電纜通道，電纜通道盡量遠(yuǎn)離帶油設(shè)備、熱力管線、易燃易爆管線和腐蝕性介質(zhì)的管道，若確實無法避免，至少應(yīng)確保電纜與上述管道的相互間距應(yīng)滿足《電力電纜及通道運維規(guī)范》的相關(guān)要求，防止其他管道泄漏或者發(fā)生火災(zāi)的突發(fā)情況危及到鄰近運行的電纜線路安全。

（7）改善電纜運行環(huán)境，保證電纜溝內(nèi)有可靠的通風(fēng)、排水措施，必要時，在電纜溝內(nèi)設(shè)置抽風(fēng)泵，防止電纜受潮；在電纜溝壁兩側(cè)安裝通氣管道，使電纜溝內(nèi)積水產(chǎn)生的熱氣及有害氣體能夠及時排除，同時應(yīng)考慮有防止小動作竄入破壞電纜絕緣的措施。

（8）對電纜溝、電纜隧道、電纜豎井、電纜夾層等電纜通道進(jìn)行合理的防火分區(qū)，采用防火墻、防火隔離及封堵等防火措施，防火墻、防火隔層和防火封堵應(yīng)滿足耐火極限不低于1h的耐火完整性、隔熱性要求；在電纜中間接頭兩側(cè)各2～3m長的區(qū)域以及沿該電纜并行敷設(shè)的其他電纜同一長度范圍內(nèi)，采取防火措施。

4.2 優(yōu)化電纜溝外界運行環(huán)境

（1）定期巡視，保持電纜溝道整潔、暢通，檢查防火阻隔部件是否存在破損，消除各類火災(zāi)隱患，通道沿線及內(nèi)部不得積存易燃、易爆物。

（2）提高施工人員電纜防火意識，盡量避免在電纜溝區(qū)域進(jìn)行明火作業(yè)，如必須進(jìn)行動火作業(yè)，需辦理動火工作票，并采取可靠的防火措施。

（3）提高運行維護(hù)人員處理突發(fā)火險事故的應(yīng)對能力，通過專業(yè)培訓(xùn)提高各級人員的消防知識，制定切實可行的滅火應(yīng)急預(yù)案并加強演練。

（4）在電纜敷設(shè)路徑上應(yīng)設(shè)立明確的警示標(biāo)志，對可能發(fā)生外力破壞或電纜偷盜的區(qū)段應(yīng)加強監(jiān)視，并采取可靠的防護(hù)措施，金屬電纜支架、電纜固定金具等使用防盜螺栓。

（5）在變電站電纜溝、電纜夾層安裝溫度、煙氣監(jiān)視報警器，重要的電纜通道區(qū)域安裝火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警裝置，并定期監(jiān)測。

4.3 新材料、新技術(shù)

（1）防火延燃材料：①具有熱膨脹性能：防火復(fù)合板擁有最高15倍的膨脹倍率，徹底封堵穿越物因火焰或大幅升溫而造成的縫隙，同時膨脹后物質(zhì)致密，不可恢復(fù)，更能加強封堵系統(tǒng)的防火效果；②抗水沖擊性能：當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，在系統(tǒng)的防火時間內(nèi)，整個系統(tǒng)的力學(xué)結(jié)構(gòu)一定要堅固，能經(jīng)的起消防水槍的沖擊，否則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)塌方，火焰穿越，防火隔區(qū)就會失效；③易擴(kuò)容性能：隨著電力需求的增加，系統(tǒng)擴(kuò)容頻繁，本材料給客戶帶來便利。

（2）防火環(huán)保膨脹模塊：a.耐火時間長：實際耐火時間長達(dá)280min，比國家一級標(biāo)準(zhǔn)（180min）超出100min；b.有效期長：由于采用無機(jī)膨脹原料和少量高效膠聯(lián)材料、模壓固化，實測抗壓強度5.6MPa，比國家標(biāo)準(zhǔn)（0.8MPa）高6倍，是防火包（0.05MPa）112倍，有利用保護(hù)電纜和后續(xù)電纜增擴(kuò)容：①重量輕：干密度只有0.7t/m3，不到國家標(biāo)準(zhǔn)的1/3，可減輕封堵材料對建筑物的荷載；②綠色環(huán)保：采用新型納米微分子技術(shù)加工成型，對線纜及橋架沒有腐蝕，對環(huán)境不釋放有害氣體，阻煙效果明顯。

（3）電纜溝道智能監(jiān)測系統(tǒng)：電纜溝道智能監(jiān)測系統(tǒng)由攝像機(jī)、溫濕度傳感器、紅外線熱像儀和微波檢測儀等模塊組成，能夠?qū)崿F(xiàn)多種指標(biāo)的檢測、定位、分析報警、無線傳輸?shù)裙δ堋Ｍㄟ^該系統(tǒng)可實現(xiàn)電纜溝設(shè)備的信息化，提高巡檢的工作效率和質(zhì)量，降低運行人員的勞動強度和工作風(fēng)險。

該裝置若能實現(xiàn)與消防系統(tǒng)的聯(lián)動，可實現(xiàn)將火情消除在萌芽階段，大大降低電纜火災(zāi)發(fā)生概率。

5 結(jié)束語

電纜作為電能傳輸?shù)闹匾浇?，電纜溝道作為敷設(shè)電纜的基礎(chǔ)施設(shè)，電纜溝防火是一個老生常談而又重要的課題，現(xiàn)階段，由于各種原因未能實現(xiàn)阻燃耐火電纜全覆蓋。因此，只有嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計、嚴(yán)格執(zhí)行工藝施工，積極采用新型防火材料，積極研發(fā)電纜溝內(nèi)監(jiān)控設(shè)備，能從根源上降低電纜火災(zāi)的發(fā)生概率，保證電網(wǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定運行。