電纜穿墻密封系統(tǒng)在電力封堵行業(yè)中的應用

吳旭鵬 鳳俊敏 周五洋

安普多森機械（宜興）有限公司

0 引言

電纜，作為電力資源傳輸載體，在穿過墻體進入變配電室等室內建筑物時的防水、防火封堵，一直是建筑施工人員、電力安裝人員長期探討的問題。當電纜由室外電纜溝進入到室內電纜溝時，如防水措施不可靠，可能導致雨水倒灌進入變配電室內。設備長期在潮濕環(huán)境中工作，會加快老化，可能影響電力設備的正常可靠運行，造成電力供應中斷、損壞供電系統(tǒng)，嚴重時會導致爆炸起火，危及到供電系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成的事故和嚴重的經濟財產損失通常難以估量。

目前，國內常用的防火封堵材料分為塑性防火堵料（有機防火堵料）、無機防火堵料和防火包三大類［1］，使用水泥砂漿和基于無機和有機的軟性質阻燃材料來進行封堵。根據工程經驗，塑性防火堵料常用于封堵電纜穿樓板孔或墻孔，無機防火堵料常用于封堵屏柜的下部孔洞，防火包常用于組成電纜溝防火墻［2］。

傳統(tǒng)封堵方式是不規(guī)范的、落后的，易受外界溫度、濕度影響的，非常容易帶來安全隱患。這些材料不便于電纜擴容和更換、易硬化脫落、易導致封堵被破壞，使用壽命較短。傳統(tǒng)的封堵方法對嚙齒類動物防護能力也是有限的，很容易被類似于老鼠等動物破壞封堵口。這樣的封堵方法明顯不能滿足于當前電力系統(tǒng)對安全防范的需求。

電力行業(yè)對封堵材料的防水防火性能有很高的要求。新型模塊化電纜穿墻密封系統(tǒng)，作為一種具有抗水壓、抗氣壓、防火、耐腐蝕等功能的電纜密封系統(tǒng)，在電力行業(yè)有著極大的應用潛力。

本文介紹一種新型模塊化的電纜穿墻密封系統(tǒng)，對比傳統(tǒng)封堵解決方案，列舉該解決方案材料、技術參數上的優(yōu)勢，綜合說明它將如何更好地滿足電纜封堵的工作要求，結合實際案例，總結其會對電力行業(yè)的安全運行起到的正面作用以及維修成本的降低。

（3）所謂共線性是指成對自變量（特征參數）之間的相關性。當相關性較高時，表示一個變量的信息含有對應變量的信息，可以剔除一個變量。如同時引入統(tǒng)計模型，除了增加計算工作量外，還會使模型計算性能變差。

1 電纜穿墻密封系統(tǒng)

新型模塊化電纜穿墻密封系統(tǒng)包括電纜穿墻密封預埋系統(tǒng)和電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)等。

1.1 電纜穿墻密封預埋系統(tǒng)

電纜穿墻密封預埋系統(tǒng)是一種預制件標準組件系統(tǒng)，土建施工的時候需預埋進墻體以解決墻體和穿墻套管之間的漏水問題，適用于雙墻/單元墻。使用現場插接式框架預埋系統(tǒng)，可水平方向和垂直方向任意拼接，也可根據墻體厚度調整長度。兩側密封端蓋的防水等級為≥2.5 Bar，在沒有穿電纜前呈密封狀態(tài)。結構如圖1和圖2所示。

圖1 電纜穿墻密封預埋套管

圖2 電纜穿墻密封預埋套管

防火封堵材料的耐火性能按耐火時間分為1 h、2 h、3 h三個級別。電纜穿墻密封系統(tǒng)擁有檢測報告，符合防火等級要求。本文下面將分別介紹防火測試的實驗過程以及要求，但因涉及防火測試標準原文件的知識產權保護，接下來將簡述實驗過程。

圖3 帶傾角的電纜穿墻密封預埋套管

圖4 帶傾角的電纜穿墻密封預埋套管

ABS塑料部件與橡膠使用一體成型技術，在與墻體的接觸面形成9道橡膠止水環(huán)，達到更好的防水堵漏效果。止水環(huán)分為三段，每段含有3道止水環(huán)。止水環(huán)結構如圖5所示。

步驟1：根據互質陣模型，求解接收信號的協(xié)方差矩陣，并對協(xié)方差矩陣進行列向量化處理，構造虛擬陣列模型，如式(11)所示；

圖5 電纜穿墻密封預埋套管止水結構圖

電纜穿墻密封預埋系統(tǒng)需使用ABS塑料作為主要材質。ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母縮寫，指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。它是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子結構材料。ABS與混凝土有著很好的連接性，ABS塑料相較于PVC塑料，能與混凝土產生強度更高的分子上的連接。

如PVC被應用于與混凝土的直接接觸時，它們的接觸面通常會有縫隙產生（如圖6所示），使密封性能變差，達不到標準。因ABS的化學特性，混凝土能與它產生更好的分子結構連接，不會在接觸面產生縫隙（如圖7所示）。

圖6 PVC管與混凝土的接觸面會產生縫隙

圖7 電纜穿墻密封預埋套管預埋在混凝土墻體

線電阻換算為相電阻的公式的推導…………………………………………………………………………………朱玉華（2.38）

1.2 電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)

電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)可與預埋系統(tǒng)一起使用，也可用在后期翻新項目時，在墻體上打洞配合鋼套管使用。圖8和圖9中展示的電纜密封系統(tǒng)為一個整體，可以非常便捷地安裝到預埋系統(tǒng)中，在電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)與電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)間達到≥2.5Bar的密封等級。

圖8 電纜穿墻壓力密封

圖9 電纜穿墻密封系統(tǒng)密封電纜

電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)可根據電纜外徑，手動調節(jié)密封層大小。不同型號對應不同的電纜外徑范圍。橡膠密封層采用互相咬合的形式，比單一的層疊形式在受壓時密封效果更好（如圖10和圖11所示，每一片密封層上都標注了適配的電纜外徑）。通過實際測量好的電纜外徑數據，調節(jié)至相應的密封層，從而解決了密封不嚴問題，并且可實現水密性、氣密性和耐火的密封效果。

圖10 HRK系列電纜穿墻壓力密封

圖11 HRD系列電纜穿墻壓力密封

在電纜通過電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)后，通過擰緊密封面上的螺栓，可以通過橡膠兩側的高強塑料壓板的擠壓使橡膠沿著半徑的方向增大，保證密封性在圓周上的一致性。同時，該裝置可以斷開磁路，消除來自單向電纜的渦流耗損，適合應用于高壓單向電纜的安裝應用。

酒店管理專業(yè)的人才培養(yǎng)方案與課程體系，更傾向于實踐，專業(yè)培養(yǎng)目標是學生的動手能力、操作能力、運營能力和研發(fā)能力。要培養(yǎng)學生較強的實踐操作能力，就要有大量的實踐教學，這就使酒店管理專業(yè)的實訓基地建設的重要性日益凸顯。因此，實訓基地的建設在專業(yè)建設中已經成為非常重要的一部分，從建設實訓基地初始進行整體情況梳理，使其對應學生培養(yǎng)目標，對接課程體系，最終協(xié)同行業(yè)企業(yè)崗位技能訓練，每一個流程都將對酒店管理專業(yè)教學產生重大的影響。為更好建設實訓基地本文將對國內外實訓基地進行比較研究，以期為實訓基地建設提供更好借鑒。

考慮到滿足在施工中的可維修性、規(guī)范性需求和電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性和可靠性需求，電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)應具有可拆卸性，可在電纜更換、移動或加裝新電纜時拆下，給更新工作預留空間，避免電纜的損壞，保證供電網絡的持續(xù)工作。同樣，穿墻壓力密封系統(tǒng)滿足防火等級EN90&DIN4102-9 S90。如遇火災發(fā)生，電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)可在一定時間內阻止火災的進一步擴散，且在燃燒時不會產生有毒氣體，造成火災間接性傷人。

測區(qū)北東側為花崗巖體內凹接觸帶轉折處，區(qū)內地層東西各異，西部出露地層為震旦系的一套淺變質碎屑巖；東部為中泥盆統(tǒng)～石炭系的一套碎屑巖及碳酸鹽巖。測區(qū)西部與東部地層以斷裂和不整合接觸。其中，中泥盆統(tǒng)跳馬澗組(D2t)局部夾粉砂巖，底部為礫巖，不穩(wěn)定，并見有毒砂、黃鐵礦化，中泥盆統(tǒng)棋梓橋組(D2q)局部夾白云質灰?guī)r、灰?guī)r，底部鐵錳碳酸鹽化十分發(fā)育，為本區(qū)主要賦礦層位。區(qū)內地層以單斜或復式背斜產出，測區(qū)西側走向NNE，東側為NNW，受巖漿侵入接觸變質作用，部分變質呈板巖或變質石英砂巖，灰?guī)r大理巖化。

當前各高?？缇畴娚虒I(yè)教學存在的問題十分嚴重，教育部門、高校、企業(yè)應一起探討這些問題，研究這些問題的解決方法，尋找跨境電商專業(yè)發(fā)展的出路。

這天天朗氣清，暖風和暢，江無齒神情輕蔑、臨風而立，袖中早已藏好了淬毒的飛鏢，只等趙白一出手便立馬擲出去。

聚酰胺是高分子，使其比起低分子材料具有一些獨特的性能，如密度小、強度大、高彈性，在可塑性、絕緣性、耐腐蝕性、溶解性、熔融性、結晶性上也與低分子有很大差別。此外，密封材質添加的特殊物質使嚙齒類動物對其不感興趣，可防止嚙齒類動物啃咬。

2 預埋式封堵系統(tǒng)與傳統(tǒng)密封手段的技術參數對比

為展示電纜穿墻密封系統(tǒng)與傳統(tǒng)封堵方法的不同，本文就其水密性、氣密性、阻燃性、抗油性、防嚙齒類動物啃咬性以及使用壽命等性能參數進行對比討論。參數詳見表1（傳統(tǒng)封堵材料采用水泥砂漿、聚氨酯發(fā)泡劑、防火封堵泥）。

圖13和圖14分別展示了測試電纜穿墻密封系統(tǒng)水密性和氣密性的實驗裝置。

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表1 不同性能參數對比

2.1 水密性及氣密性

傳統(tǒng)封堵材料通常是治標不治本，當真正發(fā)生漏水、火災時，其避災能力低下，這展現在其水密性和氣密性通常達不到標準，因為傳統(tǒng)封堵材料通常與墻體很難形成強度高的化學連接，容易產生縫隙，導致其水密性和氣密性實質只有零。

本文介紹的電纜穿墻密封系統(tǒng)在正確的安裝下保證能夠達到≥2.5 Bar的氣密性及水密性，也就是可以承受大于等于10 N/cm（牛頓/cm）的水壓或氣壓壓強。在實際使用案例中，通常事故現場的嚴重情況都遠達不到此標準。而且，該電纜穿墻密封系統(tǒng)在65年內都不易出現因水密性或氣密性下降導致的周圍墻體出現表面濕漬。

2.2 阻燃性

電力行業(yè)需要盡量避免大規(guī)模斷電，相比其他行業(yè)通常有著更高的防火要求。傳統(tǒng)封堵材料雖有一定的防火性，但通常因為施工不規(guī)范，達不到高的防火性能。傳統(tǒng)封堵防火材料的防火性能會隨著使用時間而下降，當火災真正發(fā)生時，防火性能可能已經遠不及標準。此外，如使用防火封堵泥，在需要更新電線電纜時需要重新加熱變軟，使用不方便。

本文介紹的電纜穿墻密封系統(tǒng)使用膨脹性防火材料密封層，整套系統(tǒng)通過了德國DIN 4102-9 S90防火等級要求。在火災發(fā)生時，防火層快速膨脹，在保證密封的電纜信號傳輸和不產生有毒氣體造成二次傷害的前提下，在1.5 h內完全隔絕空氣在墻體兩側的流通和溫度的傳播。

2.3 耐油性

綜上所述，該電纜穿墻密封系統(tǒng)在技術參數上相比傳統(tǒng)密封系統(tǒng)具有巨大優(yōu)勢，且使用年限達到65年，達到建筑本身的生命周期。

傳統(tǒng)封堵方式使用的材料通常在有機溶劑中發(fā)生物理變化、化學反應，使其物理性質改變，減弱密封強度。

本文介紹的電纜穿墻密封系統(tǒng)使用具有耐油性的橡膠材料。新型模塊化電纜穿墻密封系統(tǒng)使用的聚酰胺作為一種高分子材料在使用玻璃纖維增強后，強度變得更高，不易發(fā)生物理變化、化學反應，具有高耐油性，能在惡劣環(huán)境下保證良好的密封性能。

2.4 防嚙齒類動物啃咬性

因電纜有時需鋪設在嚙齒類動物分布較多的地下，老鼠等動物啃咬傳統(tǒng)封堵方式使用的材料事件頻發(fā)，導致其密封性能變差。

本文介紹的電纜穿墻密封系統(tǒng)通過在橡膠中添加了一種氣味使嚙齒類動物討厭的材料，避免了因吸引嚙齒類動物啃咬而造成的產品密封性降低。

塑膠的耐油性是指接觸油以后塑膠性能不變，是用來測試材料抵抗油性腐蝕的能力。如一般情況下橡膠在有機溶劑中會溶脹，耐油性使得其在有機溶劑中不容易溶脹。溶脹時高分子聚合物在溶劑中體積發(fā)生膨脹的現象，會導致材料密度下降。

3 防火測試標準

預埋系統(tǒng)兩側可連接電纜管道。當管道需帶傾角進入墻體時，預埋系統(tǒng)也可帶傾角地使用在墻體中。裝配結構如圖3和圖4所示。

3.1 實驗過程

防火測試實驗通過模擬火災現場的溫度變化以達到對送檢產品的防火性能能力的測試。在將本文介紹的電纜穿墻密封系統(tǒng)固定到墻體中后，穿過電纜并且在墻體的一側給電纜通電，在墻體的另一側則設置有信號檢測儀器，檢測電纜中信號傳輸情況。墻體安裝不應影響產品對相鄰線纜的固定穩(wěn)定度。實驗現場在墻體一側的火焰溫度變化如圖12所示，實驗環(huán)境的溫度在大約5 min內達到576 Co，在2 h內達到1110 Co。

圖12 防火實驗溫度變化曲線圖

3.2 實驗通過要求

為證明送檢產品具有防火能力，在測試的1.5 h中，要求產品：

1)對空氣有良好的隔絕性，火焰不應出現在沒有點火的墻壁一側，避免火災的進一步擴大；

電纜穿墻壓力密封系統(tǒng)的主要材質為三元乙丙橡膠和玻璃纖維增強聚酰胺。三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和少量的非共軛二烯烴的共聚物。由于三元乙丙的主要聚合物鏈為完全飽和，不易與其它分子結合，因此該材料可抵抗熱、光、氧氣，尤其是臭氧的侵蝕。此外，這種材料是無極性的，不易反應，因此對極性溶液和化學物具有抗性，且具有吸水率低，絕緣特性、水密性、氣密性、耐火、抗老化（使用壽命達65年）性能良好的特點。

使用的材料均具有阻燃性，防火等級滿足EN90&DIN4102-9要求，如有火災發(fā)生，可在一定的時間內阻止火災的進一步擴散。且在燃燒時不會產生有毒氣體，造成火災間接性傷人。

2)有低導熱性，在沒有點火的墻壁一側，2 h內，空氣溫度不應上升，否則可能造成其它易燃材料燃燒；

3)保證線纜中信號的傳輸性能，2 h內，信號不可以斷開，保證供電能力。

混合型減壓融合了間接減壓與直接減壓的優(yōu)點，具有良好的手術療效，但其相較于單純間接或直接減壓，手術創(chuàng)傷較大，手術風險也相應增加。因此，前后路聯合手術主要適用于合并發(fā)育性頸椎椎管狹窄或椎管狹窄率較大的OPLL患者，先后路擴大椎管，再前路解除壓迫物，從而達到脊髓的徹底減壓。

4 水密性及氣密性測試標準

電纜穿墻密封系統(tǒng)應擁有檢測報告，符合水密性和氣密性的等級要求。

4.1 實驗過程

根據復合板協(xié)會(CPA)2018年1月的產能報告，北美35家刨花板廠，其中美國占北美總產能的64.0%;加拿大占25.7%;墨西哥占10.3%。CPA成員代表北美刨花板業(yè)有效產能的95.4%。CPA還聲明，截至2018年1月，刨花板產量共計929.2萬m3，比2017年同月份下降了1.0%， 9.7萬m3。

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圖13 水密性實驗裝置

圖14 氣密性實驗裝置

上述兩種實驗裝置通過對安裝好的送檢產品的一端使用水或空氣施加2.5 bar的壓力以達到對送檢產品的水密性和氣密性的測試。圖13展示了測試水密性的實驗設置。圖14展示了測試氣密性的實驗設置。在本文介紹的電纜穿墻密封系統(tǒng)固定好后，通過對水和空氣施壓，使其達到2.5 bar的壓力。當壓力達到2.5 bar后，壓力需要保持72 h。在接下來的72 h中，通過觀測實驗裝置連接著的氣壓表，不允許有壓力下降的情況發(fā)生，因為壓力下降表示產品達不到水密性和氣密性的要求。72 h后，將施加的壓力釋放并觀測電纜穿墻密封系統(tǒng)，如電纜穿墻密封系統(tǒng)仍具有完整性，其各項參數沒有發(fā)生變化，則可稱其通過水密性及氣密性測試。

圖15 水密性和氣密性測試壓力

圖15展示了在水密性和氣密性測試中當壓力達到2.5 bar后的72 h中壓力表的讀數。72 h內，壓力應在2.5 bar處保持一條直線。

5 應用案例分析

本文在這部分就兩個實際案例綜合對比傳統(tǒng)封堵材料與本文介紹的新型電纜穿墻密封系統(tǒng)。

案例一情況分析解決方法某變電站35 kv施工變電所主變兩側開關跳閘，致使現場短期停電停電事故是因老鼠進入母聯隔離柜導致短路造成因電纜溝的電纜孔洞采用的是傳統(tǒng)封堵泥的封堵方式，一段時間后產生空隙，使老鼠能夠鉆過電纜孔洞應用使用年限長，不易變形的材料，不會出現空隙使用嚙齒類動物不感興趣的材料，從而不會出現由于嚙齒類動物啃咬而造成密封失效的問題

案例二情況某變電站在大修期間對一根光纜進行初步測試時，發(fā)現信號強度高于技術標準，而在封上封堵材料后再次測得的信號又衰減太多，需要更換該光纜分析更換光纜時發(fā)現傳統(tǒng)封堵方式給光纜更換工作帶來較大麻煩，因為不僅需要仔細完成傳統(tǒng)封堵的拆除工作，還要避免損壞其它光纜解決方法應用可拆卸式的模塊化的密封方案，在保證其它光纜工作前提下減少更換光纜所需的時間使用對已安裝電纜的成品保護能力更強的解決方案

根據上述的兩例案例可知，傳統(tǒng)封堵解決方案已經逐漸跟不上中國電力行業(yè)的進步，每年因其密封性差、使用壽命短等問題導致的后續(xù)維護成本已逐漸成為一種負擔，而根據本文介紹的預埋式封堵系統(tǒng)，上述的兩案例情況都不會發(fā)生。

1.5 統(tǒng)計學分析 運用SPSS 21.0軟件對研究數據進行統(tǒng)計學分析，計量資料以表示，數據比較采用t檢驗，計數資料以[例(%)]表示，數據比較采用χ2檢驗，且P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

表2展示了在一個220 mm×220 mm的電纜孔中使用傳統(tǒng)封堵材料和電纜穿墻密封系統(tǒng)的初次購買成本對比。表3展示了兩種方案的后續(xù)增加或更換電纜成本對比。從長遠來看，使用電纜穿墻密封系統(tǒng)將會降低總成本。

表2 初次使用投資成本對比

表3 增加或更換電纜成本對比

6 總結

選擇正確的電纜孔洞封堵方案是十分有必要的，是為了消除電纜安全隱患的一種方法和舉措。本文提及了傳統(tǒng)封堵不規(guī)范性可能帶來的安全隱患，以及新型模塊化電纜穿墻密封系統(tǒng)如何消除這些安全隱患，新型模塊化電纜穿墻密封系統(tǒng)在電力電纜孔洞防火、防水封堵中的應用。

使用新型模塊化電纜穿墻密封系統(tǒng)可有效地防火、防水，極大地提高電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性和安全性，并能夠很好地避免因為漏水或者嚙齒類動物帶來的安全隱患。此外，受益于電纜穿墻密封系統(tǒng)的可拆卸性，電纜的后續(xù)拆卸、改裝及加裝工作擁有了更大的便利性及靈活性，降低了施工難度以及后續(xù)施工的成本費用，并能保持施工現場的整潔、美觀，有利于已安裝電纜及周邊設備的成品保護，更好地實現了施工的規(guī)范化、標準化。