電力電纜的敷設(shè)和阻燃保護(hù)

摘 要 電給社會(huì)生產(chǎn)和人們生活帶來方便，也帶來了火災(zāi)隱患。了解電力電纜的類型和結(jié)構(gòu)，研究引發(fā)電氣火災(zāi)發(fā)生的因素，提高電纜絕緣材料的耐火性，降低絕緣塑料燃燒產(chǎn)生的毒素，采取正確的電力電纜敷設(shè)方式，實(shí)施科學(xué)的阻燃措施，對保護(hù)生命安全，減少國家財(cái)產(chǎn)損失具有重要意義。

關(guān)鍵詞 電力電纜；結(jié)構(gòu)；材質(zhì)；敷設(shè)方式；阻燃措施

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0103-02

隨著電能逐漸滲入我們的生活，由電引發(fā)的災(zāi)難也逐漸增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)在過去十年發(fā)生的重大電氣火災(zāi)中，因電氣線路引發(fā)的火災(zāi)比例占到了將近一半。因此，進(jìn)行電力電纜敷設(shè)方式和阻燃措施的研究，對保障人民生命安全，減少國家財(cái)產(chǎn)損失具有重要意義。

1 電力電纜的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)

1）導(dǎo)體。導(dǎo)體是電纜傳輸電能的通道，它應(yīng)該具有較高的導(dǎo)電性能和足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不容易被氧化和腐蝕，容易生產(chǎn)和連接等。常用的導(dǎo)電材料有銅、鋁等金屬，特殊情況下也用合金或其他金屬，如鋁鎂硅合金等。

2）耐火層。耐火層包覆在導(dǎo)體表面，使用的主要材料是云母。云母具有良好的耐高溫性、電氣絕緣性，光滑富有彈性易加工，是極佳的耐火阻燃材料。

3）絕緣層。絕緣層用以將導(dǎo)體與相鄰導(dǎo)體及保護(hù)層隔離，一般要求有較高的物理絕緣、防潮和耐熱性能。電力電纜從絕緣層的材料類型可分為油浸紙絕緣電力電纜、塑料絕緣電力電纜和橡皮絕緣電力電纜。塑料絕緣電力電纜常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯。橡皮絕緣電力電纜的絕緣層為橡膠加上各種調(diào)配劑，經(jīng)過充分混煉后擠包在導(dǎo)電線芯上，經(jīng)過加溫硫化而成。常用作絕緣的膠料有天然膠-丁苯膠混合物，乙丙膠、丁基膠等。

4）屏蔽層。交變的電場和磁場是分不開的兩種場，在運(yùn)行的電力電纜周圍必然存在著磁場，而這種磁場會(huì)對周邊的電磁環(huán)境產(chǎn)生影響，會(huì)對其他的電子設(shè)備產(chǎn)生不良的干擾，因此在電力電纜中會(huì)設(shè)計(jì)屏蔽層。屏蔽層是用金屬材料，主要有銅編織帶、鋁編織帶、鋼帶等。在接線時(shí)通常會(huì)把屏蔽層接地，這樣也可以在電纜芯線發(fā)生破損時(shí)提供電流通路，可以起到一定的保護(hù)作用，減小事故范圍。

5）填充層。電纜的填充物起一定的絕緣作用，另外為了填滿導(dǎo)線間的空隙，穩(wěn)定電纜結(jié)構(gòu)。填充層主要采用阻燃型非吸濕性聚丙烯（PP）網(wǎng)狀撕裂膜，并采用阻燃玻璃布以重疊繞包的方式扎緊。

6）內(nèi)護(hù)層。為了防止線芯絕緣層受機(jī)械損傷，需要在鎧裝層內(nèi)側(cè)包裹內(nèi)護(hù)層。這還能使絕緣層不會(huì)與水、空氣或其他物體觸摸，避免絕緣層受潮絕緣度降低。最廣泛采用的內(nèi)護(hù)套為塑料、橡皮護(hù)套二種。

7）鎧裝層。鎧裝層通常使用金屬帶，比如鋼帶、鋁帶等，能增加電纜的機(jī)械強(qiáng)度，防碾壓和外部機(jī)械損傷，也可以防老鼠等動(dòng)物啃咬。此外，鎧裝層如果正確接地，也可以起到一定的屏蔽作用，還能夠在電纜遭到雷擊時(shí)起到保護(hù)作用。

8）外護(hù)層。電纜的外護(hù)套的主要作用是防護(hù)，所用的原料主要有塑料和橡膠，其中塑料類常用有聚氯乙烯、聚乙烯等。電纜的外護(hù)套不但可以提高電纜的絕緣水平，還可以保護(hù)電纜的內(nèi)部各層，使電纜內(nèi)部材質(zhì)與外部環(huán)境隔離，穩(wěn)固電纜的結(jié)構(gòu)，提高電纜的延展性，提高電纜防化學(xué)腐蝕、防水浸人、阻止電纜燃燒等技術(shù)性能，從而擴(kuò)展電纜的使用環(huán)境范圍，減小了敷設(shè)難度。

2 電力電纜的敷設(shè)

1）電力電纜敷設(shè)的基本規(guī)定。電纜的類型和使用環(huán)境不同，應(yīng)該遵循不同的規(guī)定，應(yīng)該遵循便于敷設(shè)、方便維護(hù)、環(huán)境安全、成本最低的要求。

同一通道內(nèi)的電纜數(shù)量比較多的情況下，同一側(cè)的電力電纜應(yīng)該分層架設(shè)，并且要按由高到低的電壓等級順序排列。單芯電力電纜用于交流電能輸送時(shí)，要考慮電壓相序的放置位置和不同相的電纜間的間距，要使得電纜的金屬防護(hù)層感應(yīng)電壓不超過允許值標(biāo)準(zhǔn)，電纜的線徑選擇也要根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的持續(xù)工作電流的大小確定。

明敷的電力電纜不應(yīng)該平行敷設(shè)在熱力管道的上部，除執(zhí)行GB50289外，還應(yīng)滿足電纜與熱力管道平行時(shí)間距應(yīng)等于或大于1 m，交叉時(shí)間距應(yīng)等于或大于0.5 m。

在隧道、溝槽、豎井、夾層等封閉式電力電纜通道中，不能有熱力管道、易燃?xì)怏w或易燃液體的管道穿越。電纜以及管或溝穿過墻或板的孔洞應(yīng)用非可燃性材料封堵。

在有行人通過的各類建筑設(shè)施的路面或隧洞中，電纜不能敞露式敷設(shè)。

2）電力電纜的敷設(shè)方式。

①地下直埋敷設(shè)：直埋電纜雖然施工簡單方便，但也要按嚴(yán)格的安全措施和技術(shù)工藝進(jìn)行施工，否則會(huì)造成電纜的直接或間接損壞。施工前必須進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)地勘察，畫好電纜走向圖，盡量避開高溫地段和帶有化學(xué)物質(zhì)的土壤。在城市中敷設(shè)還要考慮與其他線路及管道的允許距離，確保安全。電纜埋入地下的深度不應(yīng)小于0.7 m，多條電纜應(yīng)考慮不能重疊；②保護(hù)管敷設(shè)：保護(hù)管敷設(shè)比較安全可靠，能防止電纜受腐蝕性氣體的侵蝕和機(jī)械損傷，更換方便。保護(hù)管主要有鋼管和塑料管兩大類。鋼管主要是焊接管和電線管。塑料管種類較多，最常用的保護(hù)管有塑料玻璃鋼復(fù)合管、MPP改性聚丙烯電力電纜保護(hù)管、塑合金電力電纜保護(hù)管等。這些保護(hù)管所使用的主要材料以聚乙烯樹脂為原料，有聚氯乙烯、聚丙烯、氯化聚氯乙烯等；③構(gòu)筑物敷設(shè)：電纜構(gòu)筑物應(yīng)該按照需要敷設(shè)的全部電纜的數(shù)量確定尺寸，構(gòu)筑的空間應(yīng)能滿足方便敷設(shè)施工和巡視維護(hù)時(shí)人員活動(dòng)的需要。電纜溝道內(nèi)安裝的支架層間距離應(yīng)該留足，可以方便電纜敷設(shè)、固定和放置接頭。若在一層放置多根電纜時(shí)，要考慮更換電纜或增設(shè)接頭所需要的空間。隧道底部應(yīng)設(shè)置縱向排水邊溝。電纜溝的溝壁和蓋板，應(yīng)牢固耐用，能夠承受一定重量和長久抵抗所處環(huán)境的侵蝕。隧道的安全孔間距在工業(yè)廠區(qū)或變電所內(nèi)不宜大于75 m。在城市區(qū)域內(nèi)，開挖式的隧道安全孔的間距不應(yīng)大于200 m，對于非開挖式的隧道安全孔應(yīng)綜合考慮隧道的深度、敷設(shè)電纜種類數(shù)量和消防通風(fēng)需要等因素合理設(shè)置；④水下敷設(shè)：水中電纜敷設(shè)環(huán)境特殊，為了保障電纜能穩(wěn)定可靠運(yùn)行，一般要求水流速度小、河底穩(wěn)固、河岸耐沖刷的河段。電纜在水下敷設(shè)時(shí)應(yīng)該把電纜埋在水底泥沙中，埋設(shè)深度在通航水道中，淺水區(qū)應(yīng)大于0.5 m，深水航道應(yīng)大于2 m，并需要添加覆蓋以穩(wěn)固保護(hù)。電纜不應(yīng)敷設(shè)在碼頭、渡口、水工構(gòu)筑物附近。單芯電纜在非通航河道且水流速度不超過1 m/s的河中，相同回路的線間距離不能小于0.5 m，不同回路的線間距離不能小于5 m。水下電纜的兩岸，應(yīng)設(shè)置醒目的警告標(biāo)志。endprint

3 電力電纜的防火阻燃措施

1）電力電纜的起火原因。電纜隧道內(nèi)有雜物堆積，電纜的表面或電纜橋架上有較厚的灰塵，有可燃?xì)怏w、可燃液體泄漏到隧道內(nèi)等，在高溫或明火引燃時(shí)，引發(fā)火情或爆炸。

電纜距離熱源較近，或者長期超負(fù)荷運(yùn)行，外部高溫或電纜導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量造成電纜絕緣材料老化，導(dǎo)致絕緣性能下降，發(fā)生絕緣擊穿，引起火情。

電纜在電纜敷設(shè)時(shí)防護(hù)層遭到損壞，或者電纜在運(yùn)行中絕緣層受到機(jī)械損傷，引起電纜絕緣擊穿。

電纜中間接頭工藝不合格，線頭壓接不緊，焊接不牢，使接頭逐漸發(fā)生氧化，接觸電阻增大，使導(dǎo)線發(fā)熱量增加，破壞了電纜的絕緣性能，造成絕緣擊穿。電纜接頭制作工藝不符合要求、表面積污或受損，潮氣入浸，造成絕緣擊穿，起火爆炸。電纜頭瓷套管破裂或引出線的相間距離過小，導(dǎo)致發(fā)生閃絡(luò)起火。

2）電纜絕緣材料燃燒產(chǎn)生的有害影響。電力電纜所使用的絕緣層都是些含有可燃性的橡膠、聚氯乙烯等有機(jī)化合物，這類的物質(zhì)在燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量達(dá)19000 kJ/kg～46000 kJ/kg。而電纜絕緣層的熔點(diǎn)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這些數(shù)值，如聚氯乙烯塑料熔點(diǎn)僅為120℃。電弧的溫度在1000℃～8000℃，一旦電纜出現(xiàn)放電現(xiàn)象將極易引燃絕緣物質(zhì)。

絕緣材料的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的有毒、有害氣體，諸如氯化氫、一氧化碳等，會(huì)造成人窒息、中毒，危及生命。鹵化物氣體經(jīng)燃燒反應(yīng)會(huì)生成強(qiáng)烈的酸霧，會(huì)對人、物、環(huán)境造成進(jìn)一步傷害，還會(huì)造成電子設(shè)備受到強(qiáng)酸侵蝕，危害也相當(dāng)大。

3）電力電纜的防火阻燃措施。參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理選擇電纜型號，科學(xué)規(guī)劃避免超負(fù)荷運(yùn)行。嚴(yán)格把關(guān)電纜頭的制作質(zhì)量，防止電纜頭受潮或達(dá)不到絕緣要求。按規(guī)范進(jìn)行周期性電纜和回路中斷路器及開關(guān)的測試，及早消除隱患。電纜溝要保持干燥，防止積水，避免電纜受潮，造成絕緣降低，引起短路。定期排除電纜上的積塵，防止所積粉塵自燃引起電纜著火。電纜敷設(shè)時(shí)要符合相關(guān)規(guī)定。配備必要的滅火器材、安全用具等，制定合理科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案。

用耐火材料封堵電纜在穿過墻壁、盤底、豎井時(shí)的孔洞，防止電纜著火時(shí)，高溫?zé)煔鈹U(kuò)散和伸張?jiān)斐苫馂?zāi)面擴(kuò)大。在電纜層間設(shè)置耐熱隔火板，防止電纜層間竄燃。在電纜通道設(shè)置分段隔墻和防火門，防止電纜竄燃，擴(kuò)大火情。

4）阻燃電纜的發(fā)展前景。近年來，隨著高層建筑的高度和數(shù)量不斷增加，安全需求也隨之提高，新建設(shè)的大樓基本都采用了新型的阻燃耐火型電纜，這些電纜主要是使用氟塑料來替代含氫的塑料，利用其耐高溫和不延燃等特性來減少火災(zāi)隱患。還有高溫超導(dǎo)電纜，其電能輸送能力超過普通電纜3至5倍，損耗低重量輕，特別是沒有火災(zāi)隱患，可廣泛應(yīng)用于短距離的電能傳輸場合。

4 總結(jié)

總之，我們的生產(chǎn)和生活越來越多的依賴于電能，在越來越龐大的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中使用阻燃耐火的環(huán)保型電纜，對防火安全和綠色環(huán)保具有重要的作用和推廣意義。

參考文獻(xiàn)

[1]白玉岷.電纜的安裝敷設(shè)及運(yùn)行維護(hù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]GB50217-2007 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].人民出版社，2008.

作者簡介

吳啟衛(wèi)（1978-），男，河南鄧州人，工程師，研究方向：輸變電。endprint