新時期變電站電纜防火措施探討

袁秋萍

福州萬山電力咨詢有限公司，福建 福州 350108

0 引言

為避免變電站電纜突發(fā)火災(zāi)造成不良后果，在建設(shè)變電站初期，就應(yīng)該做好電纜的防火工作[1]。在變電站的施工中，涉及多項電纜的敷設(shè)工作，導(dǎo)致了電纜建設(shè)的復(fù)雜性，這些電纜互相交織形成統(tǒng)一的電纜系統(tǒng)，一旦其中的某一部分電纜出現(xiàn)火災(zāi)，其余電纜會快速聯(lián)動并延續(xù)燃燒。電纜著火主要是因為電纜在日常運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生熱量，并且受其他外部因素的影響。出現(xiàn)變電站電纜火災(zāi)事故后，往往會對電纜本身造成毀滅性的破壞，還會對光纜及控纜造成損害，進而導(dǎo)致電網(wǎng)事故發(fā)生，產(chǎn)生一系列不良影響[2]。為此，在新時期應(yīng)加強對變電站電纜防火措施的關(guān)注，確保電纜的正常運轉(zhuǎn)，為變電站的運行奠定良好基礎(chǔ)。

1 電纜火災(zāi)事故的原因

1.1 案例概況

日前，東風(fēng)公司的某開閉所出現(xiàn)了一起由電纜引發(fā)的火災(zāi)事故，事故致使17條電纜的出線橋架部位被燒毀，其中包括2條低壓電纜及15條高壓電纜。事故發(fā)生后，開閉所全部暫停運行，經(jīng)48 h搶修后恢復(fù)了全面送電。由此可見，無論是開閉所還是變電站，只有做好電纜防火工作，才能保持其穩(wěn)定運行。電纜防火工作會直接影響電力系統(tǒng)的運行及電能的輸出。該事故的發(fā)生原因可歸結(jié)為外部原因及內(nèi)部原因兩部分，具體如下。

1.2 事故外因

對事故發(fā)生現(xiàn)場進行調(diào)查與研究，可看到事故現(xiàn)場的電纜出線穿墻上橋架通道相較于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，其布局較狹窄，同時堆積擺放了過于密集的電纜，這直接導(dǎo)致在室外氣溫較高、遇上炎熱天氣時無法進行良好的散熱，通道內(nèi)的熱度無法降低，如果某根電纜存在絕緣弱點，便會發(fā)生弧光放電現(xiàn)象[3]。交聯(lián)電纜絕緣系統(tǒng)具有重要作用，即使持續(xù)了較長時間的放電作業(yè)，仍舊沒能造成大面積擊穿絕緣的情況，僅僅導(dǎo)致了臨界電纜外絕緣的損壞和燒毀。在臨界電纜外絕緣被燒爆后，導(dǎo)致電纜短路，迅速引發(fā)了一系列導(dǎo)火反應(yīng)，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

電纜事故的發(fā)生外因主要可以歸結(jié)為以下四點。（1）當(dāng)室外溫度較高時，室外橋架直接導(dǎo)致被陽光暴曬的電纜的表面溫度持續(xù)升高。事發(fā)當(dāng)日，白天的氣溫達到35 ℃以上，而且室外溫度持續(xù)走高，于是致使事故發(fā)生。（2）電纜之間的縫隙較小，加上狹窄的通道，直接導(dǎo)致電纜散熱不均，為電纜事故埋下隱患。（3）事發(fā)前并未采取一定的阻燃防火手段進行預(yù)防。（4）相關(guān)的運維工作人員并沒有在第一時間發(fā)現(xiàn)異常的電纜運行狀態(tài)。

1.3 事故內(nèi)因

1.3.1 事故電纜結(jié)構(gòu)特性

案例中產(chǎn)生事故的電纜主要為交聯(lián)電纜結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要是應(yīng)用聚乙烯材料來達到物理、化學(xué)絕緣的目的[4]。在交聯(lián)電纜作業(yè)時，聚乙烯分子會從線性分子結(jié)構(gòu)向主體網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，即從熱塑性較好的聚乙烯材料向熱固性交聯(lián)聚乙烯轉(zhuǎn)變，從而在一定程度上提高其機械性能及耐熱性能，大大縮減了其收縮性，減少了受熱融化現(xiàn)象的發(fā)生，同時，還能保留交聯(lián)電纜結(jié)構(gòu)的良好電氣性能。在新時期，交聯(lián)聚乙烯屬于一種十分理想的變電站電纜絕緣材料，在耐熱性能等方面具備一定的優(yōu)勢。近年來，隨著交聯(lián)聚乙烯材料絕緣電纜的廣泛應(yīng)用，交聯(lián)電纜的耐高溫性能等均有顯著提升，其允許的長期作業(yè)溫度甚至達到90 ℃，對比處于130 ℃下彈性狀態(tài)近乎相同的其他電纜，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的截流量可提高約25%。

1.3.2 電纜起火原因

電纜接頭爆炸、電纜絕緣的老化及由受潮導(dǎo)致的短路等均會導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。雖然交聯(lián)電纜結(jié)構(gòu)在絕緣性及耐熱性方面具有一定優(yōu)勢，然而，一旦遇到電纜故障，卻不會像其他材料的電纜一樣在最短時間范圍內(nèi)燃爆，交聯(lián)電纜的著火現(xiàn)象往往具備隱匿性強、延續(xù)時間長等特點，存在一定隱患，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

2 新時期變電站電纜的主要防火措施

在變電站電纜防火系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)將“防”作為中心思想，堅守“防大于救”的原則制定變電站的電纜防火措施。為了確保變電站的安全運行，可采取以下防火措施對事故進行全面防護。

2.1 保持安全的電纜運行環(huán)境

為了確保變電站的平穩(wěn)運行，避免電纜火災(zāi)事故的發(fā)生，應(yīng)對電纜運行的環(huán)境進行有效管控，管控內(nèi)容主要包括以下幾個方面。

（1）因為污染物的長期滯留會導(dǎo)致排暢不及時的現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)電纜隧道及電纜溝內(nèi)部被污水和其他不良?xì)怏w污染，為保持電纜溝的順暢，應(yīng)及時處理污染物。

（2）在運行期間，電纜防火門的長時間關(guān)閉加上防火隔板對電纜的封閉，往往使得電纜無法進行正常的通風(fēng)及散熱，為此，在電纜日常運行時，要確保良好的散熱環(huán)境及通風(fēng)環(huán)境，避免由于電纜散熱不及時導(dǎo)致電纜事故。

（3）部分變電站在設(shè)計時，為滿足美觀要求，會覆蓋所有的電纜溝蓋板縫隙，這一做法致使電纜無法散熱、通風(fēng)，同時還會受到潮濕環(huán)境的影響，為此，應(yīng)在電纜溝蓋板處留有通風(fēng)空間，從而確保電纜運行環(huán)境的科學(xué)性。

2.2 加強對電纜頭的質(zhì)量控制

在新時期變電站電纜防火控制中，需要加強對電纜頭的質(zhì)量控制，使用質(zhì)量良好的電纜頭能夠延續(xù)電纜的使用壽命，管控內(nèi)容主要包括以下幾個方面。

（1）應(yīng)確保材料的廠家為正規(guī)廠商，正規(guī)廠商會按照專業(yè)的施工標(biāo)準(zhǔn)制作電纜頭，對材料的質(zhì)量起到一定約束。

（2）在電纜工程項目建設(shè)過程中，對現(xiàn)場的施工環(huán)境及施工操作人員的專業(yè)能力提出要求，不僅要求現(xiàn)場施工環(huán)境的安全性，還要求施工操作人員具備一定的專業(yè)技能。

（3）在電纜頭的制作與施工中，對其進行合理化管控也十分重要，不僅要確保電纜頭的終端不在電纜溝、電纜隧道以及電纜槽和電纜的夾層中，還應(yīng)著重監(jiān)管其內(nèi)部的動力中部，在監(jiān)管過程中要不定期進行測溫等檢測活動，以便出現(xiàn)異常狀態(tài)時及時上報。

2.3 加強對電纜線路的監(jiān)管

電纜線路的安全使用對于變電站的穩(wěn)定運行和發(fā)展十分重要。在對電纜線路進行監(jiān)管時，應(yīng)保證日常巡視工作及對監(jiān)管系統(tǒng)的檢測工作做到位，同時，在日常運營及維護過程中要定期測定電纜頭的溫度，并針對數(shù)據(jù)進行紀(jì)錄、做好歸檔。變電站電纜的巡視管理系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 變電站電纜巡視管理系統(tǒng)示意圖

2.4 進行電纜預(yù)防性實驗

為了保證電纜系統(tǒng)的安全，在電纜系統(tǒng)正式投入使用前要進行電纜預(yù)防性實驗。

（1）應(yīng)確保預(yù)防性實驗的操作符合我國相關(guān)部門制定的最新實驗規(guī)程的要求。

（2）不能單純地以實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果來衡量電纜的合格與否，針對得到的數(shù)據(jù)及相關(guān)指標(biāo)，還應(yīng)經(jīng)過系統(tǒng)化的分析得出數(shù)據(jù)的客觀變化規(guī)律，從而為電纜的預(yù)防工作提供數(shù)據(jù)支持。決定電纜持續(xù)運行的依據(jù)是對實驗結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化分析，因此電纜預(yù)防性實驗是不可省略的關(guān)鍵步驟。

2.5 保證變電站電纜防火方案的全面性

為了確保變電站電纜防火措施的全面性，使其在火災(zāi)預(yù)警中發(fā)揮功能，在制訂電纜防火方案時應(yīng)針對不同的施工現(xiàn)場進行科學(xué)布局，使方案的可行性最大化。在制訂防火方案時需要考慮以下內(nèi)容。

（1）保證封堵區(qū)域有較高的嚴(yán)密性，防治火勢的迅速延展，對火勢起到有效的阻隔作用。

（2）保證電纜的防火結(jié)構(gòu)處于良好狀態(tài)，確保電纜盤出現(xiàn)火勢不會延展燃燒到電纜溝；電纜溝出現(xiàn)火勢不會順延燃燒至電纜隧道；電纜隧道出現(xiàn)火勢不會延燃到配電室；確保電纜裝置夾層的火勢不會迅速延燃到變電站的其他地區(qū)。

（3）建立防火墻，分段阻隔電纜溝及電纜隧道中的電纜，以防止火勢的蔓延，注意控制電纜和動力電纜之間的隔板，最好采用層間耐火隔板。

（4）合理設(shè)計電纜溝的綜合檢測報警系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 變電站電纜溝綜合檢測報警系統(tǒng)示意圖

2.6 謹(jǐn)防外部因素導(dǎo)致的電纜損傷現(xiàn)象

在敷設(shè)變電站電纜系統(tǒng)時，受到彎折、拖拽等外力影響，電纜損傷現(xiàn)象偶有發(fā)生，進而在日后的電纜運行中為火災(zāi)埋下安全隱患；新電纜的敷設(shè)可能對原有電纜溝及電纜豎井產(chǎn)生影響，從而影響原有電纜的安全性和質(zhì)量，在敷設(shè)時要重視；為了避免在電纜附近由于用火不當(dāng)造成的危險情況，在施工時要按照標(biāo)準(zhǔn)操作，謹(jǐn)防火災(zāi)事故的發(fā)生。

2.7 合理選擇防火材料

為了應(yīng)對多變的環(huán)境，因?qū)馂?zāi)等危害，電纜要使用防火材料。防火材料要采用國家鑒定合格的、有公安部門頒發(fā)生產(chǎn)許可證的生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品到現(xiàn)場后還需做抽樣耐火試驗，以確保電纜運行安全。

2.8 合理設(shè)置防火材料封堵的厚度

在安全檢查中，必須檢查防火封堵的嚴(yán)密性，判斷封堵材料的厚度能否達到防火要求。封堵材料的厚度要與所封堵面電纜的根數(shù)成比例，封堵厚度隨電纜根數(shù)的增加而增加。例如，電纜隧道中電纜防火墻的厚度一般不小于240 mm，防火墻要比電纜支架寬100 mm以上，防火墻兩側(cè)還要有不小于1 000 mm的防火段。

2.9 特殊情況下電纜的阻隔措施

對電纜終端頭和中間頭應(yīng)采取防火阻隔措施，保證電纜頭著火不會引燃相鄰的其他電纜，特別要考慮電纜頭爆炸的特殊情況。直流動力電纜、保安電源電纜等保證供電主設(shè)備基本安全的電纜應(yīng)采用全線防火處理，或者采用阻燃電纜，如礦物絕緣電纜，以保證不會波及主要設(shè)備。

3 結(jié)論

變電站電纜防火是一個不能回避的重要問題，無論是高壓電纜還是低壓電纜，電纜著火都會造成嚴(yán)重?fù)p失。變電站應(yīng)嚴(yán)格按照《電力電纜線路運行規(guī)程》（DL/T 1253—2013）認(rèn)真監(jiān)測、維護電纜，做好測溫工作。做好電纜防火工作，杜絕發(fā)生電纜火災(zāi)，以保證變電站的安全運行。