电缆沟火灾原因分析及预防措施

黄常青 刘思颖

（1.重庆电力设计院有限责任公司 重庆 401120 2.重庆笃信电力有限责任公司 重庆 401120）

引言

近年来，随着国民经济高速增长，城市电力需求的不断增长，城市内的架空线路逐渐改为电缆，使得电缆的使用率日益增多。由于电力系统中使用电缆的场所存在覆盖广，数量多，敷设密集，高压电缆在运行状态下处于发热状态等特点，而且电缆沟内电缆大多敷设在地下，城市道路中电缆沟盖板大多为密封结构，当电缆发生故障而引起火灾时，因电缆沟道较隐蔽，不易控制，抢修恢复时间长，使得电缆沟火灾事故一旦发生容易造成严重事故，不仅造成设备损坏，甚至还可能造成人员伤亡。电缆火灾事故必须引起高度重视，防止电缆沟火灾事故的发生及火灾事故发生后的应急处理措施已成为当前亟待解决的一项重要课题。

1 火灾事故案例介绍

2016年，西安南郊某变电站发生火灾事故，因电缆沟失火导致其中一台主变故障起火，造成另一台主变跳闸，同时波及附近330kV某变电站#3主变故障跳闸，造成该站330kV停电，造成多个区域发生停电。据事后分析，主要原因是电缆沟内35kV电缆中间接头故障，电缆沟内存在可燃气体引起爆炸。

2017年，重庆江北某变电站10kV电缆沟失火，引起供区大面积停电，由于正值夏天高温时期，给供区居民造成很大的影响。这次事故主要原因是电缆沟内电缆堆积太多，沟道内通风不畅，局部温度过高引起的。

2 电缆火灾特点及危害

2.1 火势猛、蔓延快、难控制

电缆结构主要由导体（缆芯），绝缘层，护套层三部分组成。导体主要由铜丝或铝丝绞扭而成；绝缘层主要材质有橡胶、绝缘油、塑料、油渍纸等；护套层即为在绝缘层外包的金属或非金属护套。其中纸、布、橡胶、塑料等均为可燃介质，一旦电缆着火，火焰会沿着电线电缆的敷设走向迅速蔓延，据资料统计：电缆沿沟道水平敷设时燃烧速率约为3.5m/min，电缆沿竖井垂直敷设时燃烧速率约为8～9m/min。即使切断电源，火势也难以控制。

2.2 烟大毒强、难以扑灭

电缆多放置于电缆沟、电缆夹层等密闭空间，电缆着火时，其绝缘材料、填充物等会释放大量如CO、HCl等有毒烟气，由于电沟道空间密闭，面积狭隘，同时缺乏有效排烟设施，烟雾迅速充满电缆沟道空间，能见度低，很难找到着火点，不易于扑救。电缆燃烧时产生的含HCl的有害气体四处蔓延，遇潮湿空气形成稀盐酸附着在电气设备、控制屏柜上形成一层导电膜，降低设备和接线回路的绝缘性，威胁电气设备安全运行。

2.3 损失严重、修复时间长

电缆发生火灾不仅烧毁大量电缆及电气设备，而且恢复时间长，停电期间将造成许多工业企业等重要负荷停电，影响其生产效益和经济效益，间接损失惨重。

3 电缆沟火灾事故原因分析

根据发生火灾案例的分析总结，大致可分为两类，一类为电缆自身故障引起火灾；二类为外界因素引起电缆沟发生火灾。

3.1 电缆自身故障引起火灾的几种情况

（1）过负荷：电缆线路长期工作在实际电流超过额定电流的环境中。导体在过载状况下电能将转变成热能，造成导体和绝缘物局部温度急剧上升，达到一定温度时，可能引燃附近的可燃物，形成火灾。

（2）短路冲击：电力系统遭受短路电流冲击，而控制开关或保护装置不能及时动作切换负荷短路电流，长期持续作用导致电缆绝缘水平下降，形成火灾。

（3）电缆接头接触不良：电缆中间接头如果制作工艺不良、焊接不牢固、材料选择不恰当等原因均会形成接触电阻，电流越大，接触电压降越大，当接触电压足以击穿间隙空气，形成空气导电，如果接触点空隙稍大，又恰巧电源电压波动峰值，会在空气间拉出电弧，点燃附近的可燃物形成火灾。

（5）电缆绝缘老化：在潮湿的气候条件下做电缆接头，容易使电缆接头进水或混入水蒸气，损害电缆的绝缘强度；电缆直埋在有酸碱成分的土壤地区，容易造成电缆铠装、铅皮、外护层被腐蚀，保护层因长期遭受化学腐蚀或电解腐蚀，致使保护层失效，绝缘降低，也会导致电缆故障。

（6）电缆质量缺陷：电力电缆的导体材料以及绝缘电阻、护套平均厚度、外径、导体电阻不符合国家标准，造成绝缘强度达不到要求，容易引起火灾。

3.2 外界因素引起火灾的几种情况

（1）施工时，由于电、气焊接火花飞溅造成电缆起火。

（2）靠近带油设备的电缆沟道盖板密封不严密，含油设备因受潮等原因发生爆炸溢油，流入电缆沟引起火灾事故扩大。

（3）直埋敷设的电缆与热力管道之间未预留足够的安全距离，且无防护隔板，造成热力管道发生事故波及电缆引起火灾。

（4）电缆沟内未设置防火墙，或防火墙的耐火极限不满足要求，造成外部火灾侵入，引起电缆着火，扩大事故范围。

（5）导电性垃圾（锡箔纸等）附着在电缆接头处，引起短路着火。

（6）蛇鼠窜入电缆沟，啃咬电缆外皮护套，破坏电缆绝缘水平，存在电缆火灾的危险。

4 防止电缆沟火灾事故的措施

为防止电缆沟火灾事故的发生，应总结电缆沟火灾发生原因，从根源上抑制电缆沟火灾事故，同时制定防消结合的方针，为电缆提供良好的运行环境。

4.1 预防及阻燃措施

（1）充分做好相关资料收集工作，尽可能准确预测电缆所需承受的工程建设要求；考虑电缆在各种可能敷设条件下的修正系数，在工程投资允许的情况下，考虑电缆容量裕度，并进行短路热稳定校验，尽量选择阻燃电缆。

（2）加强电力电缆及电缆附件选型、订货、验收及投运的全过程管理。应优先选用具有良好运行业绩和成熟制造经验的制造商，严格进行到货验收，并进行相应的验收试验。

（3）合理规划电缆段长，尽量减少电缆接头数量，禁止在变电站内部、出站沟道、桥架和竖井等区域布置电力电缆接头。

（4）电缆沟道设计时，应充分考虑电缆外径，转弯半径，根数；合理选择电缆沟截面，支架层间距离。

（5）在电缆敷设过程中严格按照规程规范进行敷设、固定，敷设过程中严格控制牵引力、侧压力和弯曲半径。

（6）合理规划电缆通道，电缆通道尽量远离带油设备、热力管线、易燃易爆管线和腐蚀性介质的管道，若确实无法避免，至少应确保电缆与上述管道的相互间距应满足《电力电缆及通道运维规范》的相关要求，防止其他管道泄漏或者发生火灾的突发情况危及到邻近运行的电缆线路安全。

（7）改善电缆运行环境，保证电缆沟内有可靠的通风、排水措施，必要时，在电缆沟内设置抽风泵，防止电缆受潮；在电缆沟壁两侧安装通气管道，使电缆沟内积水产生的热气及有害气体能够及时排除，同时应考虑有防止小动作窜入破坏电缆绝缘的措施。

（8）对电缆沟、电缆隧道、电缆竖井、电缆夹层等电缆通道进行合理的防火分区，采用防火墙、防火隔离及封堵等防火措施，防火墙、防火隔层和防火封堵应满足耐火极限不低于1h的耐火完整性、隔热性要求；在电缆中间接头两侧各2～3m长的区域以及沿该电缆并行敷设的其他电缆同一长度范围内，采取防火措施。

4.2 优化电缆沟外界运行环境

（1）定期巡视，保持电缆沟道整洁、畅通，检查防火阻隔部件是否存在破损，消除各类火灾隐患，通道沿线及内部不得积存易燃、易爆物。

（2）提高施工人员电缆防火意识，尽量避免在电缆沟区域进行明火作业，如必须进行动火作业，需办理动火工作票，并采取可靠的防火措施。

（3）提高运行维护人员处理突发火险事故的应对能力，通过专业培训提高各级人员的消防知识，制定切实可行的灭火应急预案并加强演练。

（4）在电缆敷设路径上应设立明确的警示标志，对可能发生外力破坏或电缆偷盗的区段应加强监视，并采取可靠的防护措施，金属电缆支架、电缆固定金具等使用防盗螺栓。

（5）在变电站电缆沟、电缆夹层安装温度、烟气监视报警器，重要的电缆通道区域安装火灾监测预警装置，并定期监测。

4.3 新材料、新技术

（1）防火延燃材料：①具有热膨胀性能：防火复合板拥有最高15倍的膨胀倍率，彻底封堵穿越物因火焰或大幅升温而造成的缝隙，同时膨胀后物质致密，不可恢复，更能加强封堵系统的防火效果；②抗水冲击性能：当火灾发生时，在系统的防火时间内，整个系统的力学结构一定要坚固，能经的起消防水枪的冲击，否则系统结构塌方，火焰穿越，防火隔区就会失效；③易扩容性能：随着电力需求的增加，系统扩容频繁，本材料给客户带来便利。

（2）防火环保膨胀模块：a.耐火时间长：实际耐火时间长达280min，比国家一级标准（180min）超出100min；b.有效期长：由于采用无机膨胀原料和少量高效胶联材料、模压固化，实测抗压强度5.6MPa，比国家标准（0.8MPa）高6倍，是防火包（0.05MPa）112倍，有利用保护电缆和后续电缆增扩容：①重量轻：干密度只有0.7t/m3，不到国家标准的1/3，可减轻封堵材料对建筑物的荷载；②绿色环保：采用新型纳米微分子技术加工成型，对线缆及桥架没有腐蚀，对环境不释放有害气体，阻烟效果明显。

（3）电缆沟道智能监测系统：电缆沟道智能监测系统由摄像机、温湿度传感器、红外线热像仪和微波检测仪等模块组成，能够实现多种指标的检测、定位、分析报警、无线传输等功能。通过该系统可实现电缆沟设备的信息化，提高巡检的工作效率和质量，降低运行人员的劳动强度和工作风险。

该装置若能实现与消防系统的联动，可实现将火情消除在萌芽阶段，大大降低电缆火灾发生概率。

5 结束语

电缆作为电能传输的重要媒介，电缆沟道作为敷设电缆的基础施设，电缆沟防火是一个老生常谈而又重要的课题，现阶段，由于各种原因未能实现阻燃耐火电缆全覆盖。因此，只有严格按照规范设计、严格执行工艺施工，积极采用新型防火材料，积极研发电缆沟内监控设备，能从根源上降低电缆火灾的发生概率，保证电网设备安全稳定运行。