城市供配电网系统电缆防火技术探讨

程志刚，任建国

（太原供电分公司明力达电力设计有限公司，山西 太原 030006）

1 概述

随着国民经济迅速发展、自动化程度的提高，冶金、电力、石油化工等行业对电力的需求越来越大，对电缆数量的要求增多，且多采用电缆隧道、夹层、桥架及竖井密集铺设。在发电厂、变电所及工业企业的供电中，电缆的工作环境和条件较差，有些电缆长期处于高温管道交错布置环境和粉尘堆积环境中，再加上电缆本身故障的因素、电缆易老化、火灾隐患大，电缆火灾事故时有发生。大型企业、电厂以及城市供电用电一旦发生电缆火灾而导致停电、停产，将造成严重经济损失和重大社会影响，因此电缆的防火问题尤为突出。

2 电缆火灾原因及隐患

2.1 电缆火灾的原因

电缆故障引起的火灾将导致大面积电缆烧损，造成被迫停机，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。特别是一些大型钢铁、石化企业，一旦生产停机将会造成巨大的经济损失。通过事故的分析，引起电缆火灾发生的直接原因重要有几个方面：

（1）电缆的绝缘材料、填充物和覆盖层多为可燃物质，容易被引燃，外来火源或电缆本身故障短路时的高温都很容易将电缆引燃，特别是聚氯乙烯塑料电缆在高温时，电缆虽未着火燃烧，但易燃气体和烟雾已经释放出来，对人构成伤害，对设备起腐蚀作用，温度继续升高则会被引燃，而且燃烧蔓延速度惊人。

（2）电缆夹层内工作环境相对来说比较恶劣，电缆附近常有高温物质存在，在电缆上经常会积上各种粉尘，一旦火星或者电焊工人操作时焊渣的落入都会引起电缆着火。

（3）电缆间距过小，由于机械损伤或其他腐蚀性物质都会造成绝缘强度降低，绝缘层击穿短路，产生电弧，使电缆爆炸。此类事故约占电缆事故总数的70%以上。

（4）电缆中间头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，长期运行所造成的电缆头过热烧穿绝缘，最后导致电缆沟内火灾的发生。

（5）电缆运行中温度较高，绝缘材料逐渐老化，发生绝缘击穿事故。

2.2 电缆火灾的隐患

电缆火灾事故不论是由外界火源引起，还是由于电缆本身故障引起，着火后都有蔓延快、火势猛、抢救难、抢修恢复困难等特点。

（1）火势凶猛，延燃迅速。特别是塑料电缆和充油电缆着火时火势更加凶猛，若消防器具不能满足消防要求，火势便难以限制在较小范围，一旦火灾蔓延造成重大火灾事故。

（2）扑救困难，且有二次危害，其燃烧时产生的大量烟气，不仅对人的生命构成威胁，使人们不能及时靠近灭火，还会迅速蔓延对其他电器设备造成伤害。

（3）损失严重，修复时间长，造成重大的经济损失。

3 电缆火灾事故的消防措施

下面针对电缆防火的教训和存在的问题，结合电缆沟防火的特点，按照《电力设备典型消防规程》《电力工程电缆设计规范》及有关规定，从设计、施工、运行维护、采取可靠高效的灭火措施降低火灾损失等多个方面提出防止电缆着火延燃的措施。

（三）教师割裂了三维目标，阻碍了情感态度价值观目标的落实。往往一旦提出要重视情感态度价值观教学目标，教师们就会把它单独拿出来进行考量和设定，人为地把三维目标进行了割裂。而事实上，知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面互相联系，融为一体。比如说在教学归类单词中字母发音时，只有和知识教学相结合，让学生去寻找知识规律，小组合作，在知识的学习中自然而然培养了他们乐于思考、乐于合作的情感态度，从而潜移默化地影响他们的价值观。

3.1 合理选择电缆型号

合理选择电缆截面、敷设方式、电缆终端、中间接头等，采用各种铠装或阻燃电缆。

3.2 合理采用各种防火阻燃措施

对回路电缆作耐火处理，如采用耐火或难燃槽盒、施加防火涂料和包带等；充油电缆的供油系统中，宜能设置反映喷油状态的防火自动报警装置和闭锁装置；采用防火隔墙或隔板，并用防火堵料封堵电缆通道的孔洞。电缆的局部涂防火涂料或局部采用防火带、防火槽盒。

3.3 电缆的施工和维护过程中，严格按照各种规范和设计进行

制作安装电缆头应严格按照工艺规程和质量标准进行，电缆终端事故率很高，多是密封工艺不良所引起。

3.4 运行维护过程中，加强巡视和维护

严格监视电缆运行工况；经常性检查电缆封堵、隔离、刷涂、包带等阻燃措施是否完善；及时清理电缆沟内部积水、积灰、杂物和易燃物品；沟道附近明火作业时严禁火种进入；电缆沟道和夹层里应采取措施降低温度。

3.5 设置可靠高效的消防灭火设施

上述各种预防措施在国内各新建电缆沟里得到普遍采用，但电缆火灾事故仍频繁发生。比较理想的情况是，电缆监测系统监测到电缆局部温度的异常升高，系统发出警报，巡检人员进入查看，如火情较小使用手提干粉灭火器、沙子或者灭火毯进行扑灭，如火势太大通知消防队，但这都只是理想情况。而大部分厂矿企业的电缆夹层都不具备在线监测系统，而一般企业也不会配备专门的巡检人员专门进入电缆夹层进行巡检，因此配置安装灵活可靠的自动消防灭火装置对电缆夹层进行24 h自动防护是防止电缆火灾最有效的手段。现在国内普遍运用的自动灭火装置可为水喷淋自动灭火系统、气体自动灭火系统和水喷雾自动灭火系统，但由于电缆沟内部复杂的空间情况和电缆本身特点决定了这些自动灭火系统都存在一定缺陷。

3.5.1 水喷淋自动灭火系统

灭火时降温、隔氧灭火效果尚可，但水渍会对电缆电器设备造成损害，这些电缆电器设备一旦被水浸泡后基本都会报废。同时，水喷淋系统所需的复杂管网和各种水泵加压设施使得在电缆沟内狭长的环境中设置水喷淋自动灭火系统不是很现实。

（1）气体灭火系统价格相对较昂贵。较小的设备内着火后要将灭火剂存满较大的空间或房间，灭火剂用量大，灭火系统较复杂。

（2）维护费用高，需定期对阀门、管路进行维护、检修和检漏。

（3）固定式气体灭火系统是等被保护的对象发生了火灾，火从设备中蔓延出来，由安装在电缆沟里的火灾探测器接收到火灾信号后才启动灭火系统，所以对保护设备本身而言，这种灭火方法还不太科学。

（4）固定气体灭火系统是将灭火剂喷出后扩散到防护区内，而没有将灭火剂直接喷到发生火灾的这些电子、电器设备内。灭火剂很难渗透到这些设备内，针对性不强，达不到及时有效灭火的目的。

（5）气体灭火剂有一定毒性，灭火剂喷放时，对前来检查和灭火的人员会带来危害。储气钢瓶和启动钢瓶常年需保持一定的压力状态，较大的储存压力其本身就是一个不安全因素。

3.5.3 水喷雾自动灭火系统

系统造价较高，虽然水被高效喷头的充分雾化后对电器设备的损害已经相比水喷淋降低了很多，但在复杂空间内使用仍存在缺陷。

无论是国内还是欧美等发达国家在针对电缆沟自动灭火问题上也无更好的解决办法，针对电缆沟现状建立一套能够自动感应温度升高并能迅速启动，将火灾在发生初期扑灭的自动灭火装置，并且电缆沟内部复杂的结构要求装置安装灵活方便，针对性强，针对具体容易起火的部位进行重点防护，并能针对起火部位单独或成片迅速启动，在有效扑灭初期火灾并防止火势蔓延的同时减少消防费用。

4 案例分析

在太原高新技术产业开发区、国家经济技术开发区（太原）、富士康等一系列省市重点工程新建开闭所电缆夹层、电缆沟中广泛使用。

4.1 古交金业煤焦集团公司新建变电室电缆夹层消防情况

古交金业煤焦集团公司新建变电室电缆夹层分两部分，电缆夹层为转炉动力电缆的交汇处，在地板和桥架上都铺设有高密度的电缆，空间情况复杂，防护空间内由于钢梁和桥架的纵横交错存在许多防护死角，另外，桥架上电缆从通过地板进入电气室控制柜也造成许多防护死角；电缆及地板上粉尘堆积，整个空间被桥架分割为许多独立的区域；由于防护空间内部通风状况不佳及其位置在高炉附近使得电缆夹层空间温度平时就处于40℃左右，在夏季最高温度可以达到50℃左右；维护人员也很少进入进行巡检查看电缆的情况。2003年盛夏，发生了电缆接头放炮的事故，造成转炉停机，由于事故发生在白天，经值班工人发现抢救及时才避免了更大事故的发生。这次事故引起了厂领导对消防的高度重视，但由于老电缆夹层改造难度大，内部空间情况的复杂使得选择合适的自动灭火装置十分必要。

4.2 消防装置配置情况

古交金业煤焦集团公司炼焦分厂转炉电缆夹层自动灭火装置配置工程选用了上海格林朗夫消防科技有限公司引进，俄罗斯埃波托斯公司研制的超细干粉自动灭火装置，在电缆沟及各种电控装置的应用有其独到的优势。其先进的灭火技术体现了“快速响应、早期抑制、高效灭火”，是世界各国争相研制的前沿技术。装置不仅可以自动感应到外界温度的升高自动启动向保护区域喷射出超细干粉，将火迅速扑灭，而且可以根据电缆的走向分区启动自动灭火装置，防止电缆火灾的迅速蔓延。对于铺设在地板和桥架上的电缆采用布朗自动灭火装置，根据电缆的走向设置自动灭火装置的分区启动；针对各个防护死角配置进行重点防护，在整个防护区域形成多层次的全淹没形式的防护。

5 社会效益

现代文明社会已经越来越依赖于电力能源，一旦突然性的停电，不仅会造成巨大的经济损失，而且由于停电所带来的停水、交通瘫痪、地铁、电梯等的停止使用，人们将陷入一度的混乱和恐慌之中。2009年美加两国的大停电事故和英国、意大利等欧洲国家的停电事故就在一定程度上造成了整个社会秩序的混乱。

随着近年来国民经济迅速发展，电力缺口加大。电力能源的紧缺在很大程度上成为了制约国民经济发展的瓶颈，电力输送环节更是如同人体血管一样重要，一旦作为电力输送的主要动脉之一的电缆隧道及夹层发生火灾造成电力供应中断将会造成巨大的社会和经济损失。

俄罗斯埃波托斯公司的系列超细干粉自动灭火装置引入国内，先进的消防理念、自动化的高新技术、雄厚的科研势力将会对国内消防界带来一场革新浪潮。在电力系统内推广使用这一系列产品，为电力系统的大动脉的正常运转保驾护航。

6 综述

无论从技术、经济、社会效益来看，作为保证电力系统正常运转和输送安全的消防技术必将会朝着自动化的方向发展，在解决电缆沟内部防火问题上面，一方面应加强安全消防意识，采取各种有效的预防措施；另外一方面应采用各种先进的消防技术，将火灾在早期迅速扑灭，减少经济损失，消除给社会带来的不利影响。按照全淹没形式对电缆沟形式进行防护，每千米保护造价约在30万元/km左右（即300元/m），装置不仅能够无人监控状态下自动感应外界温度的异常升高自动启动，并且设置了分区域自动联动系统，在一套装置感应温度自动启动后，根据现场情况设置的分区段内的灭火装置都会联动启动，有效防止电缆起火的迅速蔓延，在分区中还可增设手动紧急启动开关，由巡检人员在发现火情后迅速启动该区段或相邻区段的灭火装置，迅速扑灭初起火灾。