高压电力电缆火灾原因分析及防范措施.pdf

2 0 1 1 年第 1期 No ．1 20l 1 电 线 电 缆 El e e t r i c Wi r e＆ Cab l e 2 0 1 1年 2月 Fe b．， 201 1 高压 电力 电缆火灾原因分析及防范措施 白晓斌 ， 黄 东利 ， 李 向明 ( 陕西省宝鸡供 电局 ， 陕西 宝鸡 7 2 1 0 0 0 ) 摘要 ： 吸取近 年来电力电缆火 灾事故的经验教训 ， 通 过对 电力 电缆 火 灾事 故案例 的整理 统计 ， 应用“ 故 障树 ” 技 术对电缆火 灾形成的原 因进行识别 ， 本着“ 预 防为主 、 防抗结合 ” 的原则 ， 依 据 电力电缆 火灾的起 因， 制定 了 相应的防 范措施 ， 以期提 高电缆的安全运行水平 ， 避免 火灾事故 的发 生。 关键 词 ： 电力电缆 ；火 灾； 原 因分析 ； 防 范措施 中图分类号 ： T M2 4 7 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 - 6 9 0 1 ( 2 0 1 1 ) O 1 - 0 0 3 7 - 0 3 Ana l y s i s o f t he Cau s e s f o r HV Powe r Cab l e Fi r e s a nd Pr e v e n t i v e M e a s ur e s BAI Xi a o - b i n，e t a l ( S h a n x i — B a l i E l e c t r i c P o w e r S u p p l y A d mi n i s t r a t i o n ， B a li 7 2 1 0 0 0 ， C h i n a ) Abs t r ac t ：L e a r ni n g t h e l e s s o n s o f p o we r c a bl e fir e s i n r e c e n t ye a r s a nd u s i n g t he di g e s t e d s t a t i s t i c a l d a t a o f t he p o we r c a b l e fir e s t he a u t h o r s o f t hi s p a p e r i d e n t i fie d t h e c a us e s f o r c a bl e fir e s b y t h e f a ul t t r e e a n a l ys i s me t ho d ． P r e v e n t i v e me a s u r e s wer e e s t a b l i s he d a c c o r d i n g t o di f f e r e nt c a u s e s f o r p o we r c a b l e fir e s b a s e d o n t h e pr i n c i pl e o f p ut t i n g fir e p r e - v e n t i o n fir s t wh i l e c o mb i n i ng fir e p r e v e n t i o n a nd fir e fig h t i n g wi t h a v i e w t o r a i s e t he s a f e o p e r a t i o n l e v e l wi t h t h e c a — b l e a n d pr e v e n t fir e s ． Ke y wor ds：p o we r c a b l e；fir e；c a us e a na l y s i s ；pr e v e n t i v e me a s ur e 0 引 言 电力 电缆( 以下简称电缆 ) 以其供 电安全可靠 以及有利 于城 市美 化 等优点 得 到 了越来 越 广泛 的应 用 ， 城市繁华地段 、 工业密集地段 、 居民居住地段都 正在成为电缆 密集 区。由于电缆防火措施 的不完 善 ， 存在不 同程度的安全隐患 ， 近年来因电缆引起的 火灾事故不断发生 ， 给工厂安全生产和居 民生活带 来 很 大 的挑 战 。 1 电缆 引起 火灾原 因识别 本文对近年来 电缆引起火灾事故的典型案例进 行整理 、 统计 ， 应用“ 故 障树 ” 技术对 电缆火灾形成 的原因进行辨识 ， 由“ 电缆火灾起 因” 开始 ， 向下逐 层分析作图 ， 识别 出电缆 火灾的风险主要有 “ 电弧 引燃 ” 、 “ 燃 烧物 引 燃 ” 、 “ 火 势 延 燃 ” 等 三 个方 面 ， 建 立了“ 电缆火灾形成原因” 故障树 ， 如图 1所示。 2电缆火灾原 因分析 通过故障树 ( 图 1 ) 不难看出， 引起 电缆 火灾 的 收稿 日期 ： 2 0 1 0 -05 - 2 4 作者 简介： 白晓斌( 1 9 7 2一) ， 男 ， 高级工程师． 作者地址 ： 陕西宝鸡市金台区韩家崖 1 1 0 # [ 7 2 1 0 0 4 ] 主要 原 因有 三 点 ： 电弧 引燃 、 燃 烧物 引燃 和火势 延燃 等 。 2 ． 1 电弧 引燃 由故障树可知 ， 引起 电弧的因素有电缆接头爆 炸 、 护层悬浮电压高、 绝缘击穿和重合闸操作等四个 方 面 。 ( 1 )对电缆接头爆炸引发电缆火灾的分析。引 起 电缆 接头爆 炸 的 因 素有 两 方 面 ， 制 作 工艺 差 和 长 期 过负荷 运行 。这 两 方面 因素都 会导 致 电缆 接头爆 炸 ， 进而引起电缆火灾。如某供电局 2 2 0 k V线 电缆 接头制作时出现问题 ， 运行中严重过热 ， 电缆接头壳 被炸开 ， 跳 闸后又 自动重合并产生电弧 ； 又如南方某 变电站 ， 由于环境气温过高 ， 加上电缆长时间超负荷 运行 ， 导致 电缆接头爆炸 ， 引起变电站内电缆扯弧燃 烧 ， 十几 栋 居 民楼 全 部断 电 。在笔者 统计 的 2 4个 火 灾 案例 中 ， 由于 电缆 接 头 爆 炸 引发 的火 灾事 故 案 例 多达 7个 ， 占电缆火灾起 因的 2 9 ％， 是引起 电缆火 灾 的重要 原 因 。 ( 2 )对电缆护层悬浮电压过高而引起的电缆火 灾分析。引起电缆护层悬浮电压过高的第一方面因 素是 接地 系统 被破 坏 ， 其 中有两种 情况 ： 一是 接地线 被断 开 ， 二是接 地 箱被 盗 。接 地 系统一旦 被破 坏 ， 护 层的悬浮电压必将升高 ， 护层击穿产生 的电弧会导 致电缆起火 。 如2 0 0 7 年底 ， 南方某 电业局 ， 一杆塔 2 0 1 1年 第 1期 No． 1 201 1 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e＆ Ca b l e 2 0 1 1年 2月 Fe b．， 2 01 1 制 长 接 接 接地 电 电 重 燃 电缆电缆 作 期 地 地 系统 缆 缆 合 烧 附近周围 工 过 线 箱 安装 绝 受 闸 物 动火堆积 艺 负 断 被 错误 缘 损 操 落 作业可燃 差 荷 开 盗 老 作 入 物 化 沟 道 图 1 电缆火灾起因故障树 上护层保 护接地 箱 被 盗 ， 电缆 护 层直 接 接 地 电缆 接 地端被拆 开 ， 导致 单 端接地 的 电缆金 属护套 悬空 ， 护 套薄弱 点击穿放 电 ， 放 电的火花 引燃 外护 套 ， 导致 工 井 内多 根 1 1 0 k V 电 缆 冒 烟 着 火 。 又 如 某 供 电局 1 1 0 k V电缆线 路多个 接地 箱被 盗 ， 电缆护 层产 生很 高的悬浮电压 ， 扯弧放 电， 电缆沟道着火。 引起 护层悬 浮 电压 高 的第 二方 面 因素是 接地 系 统 安装错 误 ， 与接 地 系 统被 破 坏 一样 会 导致 电缆护 层 悬浮 电压升 高 ， 击 穿 的电 弧 引燃 电缆 。如某 供 电 局在进行 1 1 0 k V电缆施工时 ， 将原应单端接地的电 缆两侧都装设成了保护接地 ， 结果在刚一投运就发 生 了 电缆 对附近 的 金属 构 架 闪络 放 电 ， 电缆 的外护 套烧损。在笔者统计 的火灾案例 中， 此原 因占火灾 起 因的 2 1 ． 7 0 ％ ， 成为 引起 电缆 火灾 的主要 原因 。 ( 3 )对电缆绝缘击穿引发电缆火灾的分析。电 缆的绝缘击穿有两方面因素 ： 一是电缆绝缘老化 ； 二 是电缆受损。这两方面因素导致电缆绝缘击穿产生 的电弧会 引燃 电缆 。 如某火 电站 因敷设低 压 电力 电缆 的 电缆 沟环境 恶劣， 致使电缆绝缘老化 ， 导致在运行中电缆对沟道 内金属支架闪络放电， 引起 电缆起火 ， 造成多个发电 机组因冷却、 润滑系统停 电而停运。又如某矿厂的 矿车侧翻砸断电缆 ， 使 电缆短路产生电弧引起电缆 着火 。在笔者 统计 的火 灾案 例 中 ， 因绝 缘 击 穿 引发 38 电缆火 灾的案 例 达 到 5个 ， 占火 灾 起 因 的 2 l ％ ， 也 是 引起 电缆火 灾 的一 个主要原 因。 ( 4 )对重合闸操作引发电缆火灾的分析。根据 规定， 纯电缆线路不允许重合闸， 因为一般情况下电 缆发生故障后不能 自恢复。如果电缆线路配置了重 合闸装置， 一旦电缆线路发生故障， 重合闸不但起不 到保护作用， 相反会加大电缆短路产生电弧， 致使电 缆起 火 的概率增 加 。如某供 电公 司由于 电缆接头 安 装质量不 良造成 电缆主绝缘击穿 ， 重合闸使故障电 缆两次通过短路电流 ， 加大电缆着火的概率， 造成电 缆 隧道 内电缆起 火燃 烧 约 4 h ， 烧 毁 2 2 0 k V交 联 电 缆 5回， 6 6 k V交联 电缆 3回， 电缆隧道损坏严重， 其 中数 十米 2 2 0 k V和 6 6 k V X L P E电缆烧 损后 只剩 下 了裸铜 导线 。 2 ． 2燃烧 物 引燃 燃烧 物 引燃 包 括燃 烧 物落 入 沟道 、 在 电缆 工 井 或沟道内进行动火作业 、 在户外电缆周围堆积可燃 物等三种情况。燃烧物燃烧时或动火作业时 ， 产生 的明火或 高温渣 滓落 在电缆上 都会 导致 电缆外护 套 起火。如流浪人员在某供电企业电缆沟上燃烧可燃 物取暖， 燃烧 的高温塑料熔体流人电缆沟内， 造成沟 道 内多条 电缆被烧 毁 。又如某 钢铁集 团在 电缆隧道 盖板上切割槽钢 ， 高温钢渣落入电缆隧道内， 引起电 缆着火 ， 火灾持续燃烧约 1 1 h ， 烧毁电缆 9 3 3根。 未 刷防火 涂料 未设置防 火墙 电 缆材 质差 孔洞未 封堵 2 0 1 1 年第 1期 No ．1 2 Ol 1 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e＆ Ca b l e 2 0 1 1年 2月 F e b．。 201 l 2 ． 3火 势 延燃 火势延燃不是引起火灾的直接原因， 但却为电 缆火灾 的发 生和扩 大起 着助 推作用 。 ’ 引起 火势 延燃 的原 因有 四方 面 ： 孔 洞未封 堵 、 电 缆材 质差 、 未设 置 防 火 墙 和未 刷 防火 涂 料 等 。对 于 通往主控室、 集控室、 网控室 、 电缆夹层 以及电缆穿 越墙壁、 楼板 ， 进出开关柜 、 控制室、 保护盘的孔洞均 没用防火堵料进行封堵 ， 且 电缆本身材质不阻燃， 也 没有防火墙 、 防火涂料等防火措施 ， 无疑会导致在火 灾发生 时 因 电 缆 无 阻 燃 特 性 而 造 成 火 势 蔓 延 和 扩 大 ， 甚 至危及 周 围的 电缆 并 一起燃 烧 。 如 纽约某 大厦 楼层 突然 起火 ， 烧着 通信 电缆 ， 火 势经由未封堵的孔洞延燃并波及动力电缆 ， 大火又 沿着 电缆竖 井从 9层 直 达 1 9层 ， 燃着 的 1 1层 楼着 火面积达 8 3 6 m ， 损失巨大。又如某 电厂高位油箱 喷油 起火 ， 由于 没有 对 电缆采取 防 火措施 ， 火焰 随着 油流沿电缆及孔洞迅速扩大燃烧 ， 尽管全厂消防器 材都用 完 也未能 阻止 火势 的蔓延 ， 损 失严重 。 3 电缆 火灾防范措 施 依据电缆火灾的起因 ， 制定如下防范措施： ( 1 )针对 电缆 头 爆 炸 引 起 电缆 火 灾 这 一 原 因 ， 应对 电缆接头制作工艺严格要求 ， 清晰工艺流程 ， 降 低接头的故障率， 其次对 电缆沟道及隧道 中的中间 接头 ， 经质 量验 收合格 后 ， 再用 耐火 防爆槽 盒将 其封 闭。同时要做好线路 的负荷监测 ， 防止 电缆长期过 负荷 而引起 电缆 接头发 热 。 ( 2 )为防止电缆接地系统受到破坏 ， 应加强电 缆线路的巡视工作力度 ， 防止接地附件被不法分子 偷 盗 ， 同时做 好接 地系 统监 测工作 ， 保 证 电缆 接地 的 完好 。此 外 ， 做 好接 地 系统 的安装 培训 ， 加强 现场监 护 ， 防止 接地 系统 安装错 误 。 ( 3 )对 于 防 止 电 缆 绝 缘 击 穿 产 生 电弧 引 燃 电 缆， 首先要避免运行电缆的过负荷运行 ， 以防引起 电 缆严重发热； 其次 ， 对外护套有破损 的高压单芯 电 缆 ， 投运前对外护套进行修补完好 ， 防止因护套破损 产 生环 流 ， 造 成 电 缆局 部 发 热 。对 电缆 线路 重 点 区 域及有施工作业的区段做好监护工作 ， 防止 电缆因 车辆侧翻砸伤或是 因重车压塌沟道造成绝缘损伤 ； 还要在进行电缆预试或是故障测 寻时 ， 多关注故障 点的放电情况 ， 以防止电弧引燃 电缆。 ( 4 )加强电缆线路的巡视 ， 以防止有人在电缆 的沟 道 、 隧道盖 板上 堆 积 杂 物 及外 界 可 燃 物 引燃 电 缆 。在 电缆 沟道 、 隧道 及 工 井处 ， 应 该 远 离 明火 ， 如 必须进行明火操 作时， 则应结合 《 电力安全工作规 程》 第 1 3 ． 6条 ， 办理相应 的动火工作票。 ( 5 )对于通往主控室 、 集控室 、 网控室、 电缆夹 层及电缆穿越墙壁 、 楼板 ， 进出开关柜、 控制室、 保护 盘等孔洞 ， 应用防火堵料填塞结实并封死 ； 在扩建工 程 中 ， 对 打开 的 电缆 孔 洞 要及 时恢 复 封 堵 。在 电缆 夹层 、 主隧道、 分置沟道及竖井处应设置阻火墙和防 火门， 并选择阻燃型电缆 ， 涂刷 防火涂料， 以阻止 电 缆的延燃。 ( 上 接 第 3 6页 ) ( 2 )通过 第 4 ． 1 节 理论计 算 和第 4 ． 2节 实际 测 量后换算值比较可知， 用 U L 1 5 8 1 --2 0 0 8标准中“ 试 验方 法 ” 理 论计 算 和实 际 测 量得 出的 绝缘 电阻 温 度 校正系数数值是 比较接 近的， 但还是存在着一定 的 误差 。这是 由 于试 验 中采用 恒 温槽 自身 的温度 调节 和外置 温度 计相结 合 来 校 正 测 试 温 度 时 ， 保 持 温 度 平衡时的时间较长 ， 以及线芯长时间浸没于水中， 均 会影响测量值 ； 其次 ， 材料 自身的添加剂和杂质也会 影 响测量 值 。 参考文献 ： [ 1 ] A N S I ／ U L I 5 8 1 --2 0 0 8 R e f e r e n c e s t a n d a r d f o r e l e c t r i c a l w i r e ， C a - b l e ， a n d fl e x i b l e c o r d s [ s ] ． [ 2 ] G B ／ T 3 0 4 8 ． 5 —2 0 0 7电线 电缆 电性能试验方 法第 5部分 ： 绝缘电阻试验 [ S ] ． 欢迎广 大读 者为本刊撰 写稿件 ! 欢迎广大读者给本刊提 出建议 ! 欢迎相 关企业在 本刊登载广告 ! 3 9