新时期变电站电缆防火措施探讨

2022-07-29袁秋萍

光源与照明 2022年4期

袁秋萍

福州万山电力咨询有限公司，福建福州 350108

0 引言

为避免变电站电缆突发火灾造成不良后果，在建设变电站初期，就应该做好电缆的防火工作[1]。在变电站的施工中，涉及多项电缆的敷设工作，导致了电缆建设的复杂性，这些电缆互相交织形成统一的电缆系统，一旦其中的某一部分电缆出现火灾，其余电缆会快速联动并延续燃烧。电缆着火主要是因为电缆在日常运转中会产生热量，并且受其他外部因素的影响。出现变电站电缆火灾事故后，往往会对电缆本身造成毁灭性的破坏，还会对光缆及控缆造成损害，进而导致电网事故发生，产生一系列不良影响[2]。为此，在新时期应加强对变电站电缆防火措施的关注，确保电缆的正常运转，为变电站的运行奠定良好基础。

1 电缆火灾事故的原因

1.1 案例概况

日前，东风公司的某开闭所出现了一起由电缆引发的火灾事故，事故致使17条电缆的出线桥架部位被烧毁，其中包括2条低压电缆及15条高压电缆。事故发生后，开闭所全部暂停运行，经48 h抢修后恢复了全面送电。由此可见，无论是开闭所还是变电站，只有做好电缆防火工作，才能保持其稳定运行。电缆防火工作会直接影响电力系统的运行及电能的输出。该事故的发生原因可归结为外部原因及内部原因两部分，具体如下。

1.2 事故外因

对事故发生现场进行调查与研究，可看到事故现场的电缆出线穿墙上桥架通道相较于常规标准，其布局较狭窄，同时堆积摆放了过于密集的电缆，这直接导致在室外气温较高、遇上炎热天气时无法进行良好的散热，通道内的热度无法降低，如果某根电缆存在绝缘弱点，便会发生弧光放电现象[3]。交联电缆绝缘系统具有重要作用，即使持续了较长时间的放电作业，仍旧没能造成大面积击穿绝缘的情况，仅仅导致了临界电缆外绝缘的损坏和烧毁。在临界电缆外绝缘被烧爆后，导致电缆短路，迅速引发了一系列导火反应，最终导致事故发生。

电缆事故的发生外因主要可以归结为以下四点。（1）当室外温度较高时，室外桥架直接导致被阳光暴晒的电缆的表面温度持续升高。事发当日，白天的气温达到35 ℃以上，而且室外温度持续走高，于是致使事故发生。（2）电缆之间的缝隙较小，加上狭窄的通道，直接导致电缆散热不均，为电缆事故埋下隐患。（3）事发前并未采取一定的阻燃防火手段进行预防。（4）相关的运维工作人员并没有在第一时间发现异常的电缆运行状态。

1.3 事故内因

1.3.1 事故电缆结构特性

案例中产生事故的电缆主要为交联电缆结构，该结构主要是应用聚乙烯材料来达到物理、化学绝缘的目的[4]。在交联电缆作业时，聚乙烯分子会从线性分子结构向主体网状分子结构转变，即从热塑性较好的聚乙烯材料向热固性交联聚乙烯转变，从而在一定程度上提高其机械性能及耐热性能，大大缩减了其收缩性，减少了受热融化现象的发生，同时，还能保留交联电缆结构的良好电气性能。在新时期，交联聚乙烯属于一种十分理想的变电站电缆绝缘材料，在耐热性能等方面具备一定的优势。近年来，随着交联聚乙烯材料绝缘电缆的广泛应用，交联电缆的耐高温性能等均有显著提升，其允许的长期作业温度甚至达到90 ℃，对比处于130 ℃下弹性状态近乎相同的其他电缆，交联聚乙烯绝缘电缆的截流量可提高约25%。

1.3.2 电缆起火原因

电缆接头爆炸、电缆绝缘的老化及由受潮导致的短路等均会导致火灾事故的发生。虽然交联电缆结构在绝缘性及耐热性方面具有一定优势，然而，一旦遇到电缆故障，却不会像其他材料的电缆一样在最短时间范围内燃爆，交联电缆的着火现象往往具备隐匿性强、延续时间长等特点，存在一定隐患，从而导致事故的发生。

2 新时期变电站电缆的主要防火措施

在变电站电缆防火系统建设中，应将“防”作为中心思想，坚守“防大于救”的原则制定变电站的电缆防火措施。为了确保变电站的安全运行，可采取以下防火措施对事故进行全面防护。

2.1 保持安全的电缆运行环境

为了确保变电站的平稳运行，避免电缆火灾事故的发生，应对电缆运行的环境进行有效管控，管控内容主要包括以下几个方面。

（1）因为污染物的长期滞留会导致排畅不及时的现象，如果发现电缆隧道及电缆沟内部被污水和其他不良气体污染，为保持电缆沟的顺畅，应及时处理污染物。

（2）在运行期间，电缆防火门的长时间关闭加上防火隔板对电缆的封闭，往往使得电缆无法进行正常的通风及散热，为此，在电缆日常运行时，要确保良好的散热环境及通风环境，避免由于电缆散热不及时导致电缆事故。

（3）部分变电站在设计时，为满足美观要求，会覆盖所有的电缆沟盖板缝隙，这一做法致使电缆无法散热、通风，同时还会受到潮湿环境的影响，为此，应在电缆沟盖板处留有通风空间，从而确保电缆运行环境的科学性。

2.2 加强对电缆头的质量控制

在新时期变电站电缆防火控制中，需要加强对电缆头的质量控制，使用质量良好的电缆头能够延续电缆的使用寿命，管控内容主要包括以下几个方面。

（1）应确保材料的厂家为正规厂商，正规厂商会按照专业的施工标准制作电缆头，对材料的质量起到一定约束。

（2）在电缆工程项目建设过程中，对现场的施工环境及施工操作人员的专业能力提出要求，不仅要求现场施工环境的安全性，还要求施工操作人员具备一定的专业技能。

（3）在电缆头的制作与施工中，对其进行合理化管控也十分重要，不仅要确保电缆头的终端不在电缆沟、电缆隧道以及电缆槽和电缆的夹层中，还应着重监管其内部的动力中部，在监管过程中要不定期进行测温等检测活动，以便出现异常状态时及时上报。

2.3 加强对电缆线路的监管

电缆线路的安全使用对于变电站的稳定运行和发展十分重要。在对电缆线路进行监管时，应保证日常巡视工作及对监管系统的检测工作做到位，同时，在日常运营及维护过程中要定期测定电缆头的温度，并针对数据进行纪录、做好归档。变电站电缆的巡视管理系统如图1所示。

图1 变电站电缆巡视管理系统示意图

2.4 进行电缆预防性实验

为了保证电缆系统的安全，在电缆系统正式投入使用前要进行电缆预防性实验。

（1）应确保预防性实验的操作符合我国相关部门制定的最新实验规程的要求。

（2）不能单纯地以实验的数据结果来衡量电缆的合格与否，针对得到的数据及相关指标，还应经过系统化的分析得出数据的客观变化规律，从而为电缆的预防工作提供数据支持。决定电缆持续运行的依据是对实验结果的标准化分析，因此电缆预防性实验是不可省略的关键步骤。

2.5 保证变电站电缆防火方案的全面性

为了确保变电站电缆防火措施的全面性，使其在火灾预警中发挥功能，在制订电缆防火方案时应针对不同的施工现场进行科学布局，使方案的可行性最大化。在制订防火方案时需要考虑以下内容。

（1）保证封堵区域有较高的严密性，防治火势的迅速延展，对火势起到有效的阻隔作用。

（2）保证电缆的防火结构处于良好状态，确保电缆盘出现火势不会延展燃烧到电缆沟；电缆沟出现火势不会顺延燃烧至电缆隧道；电缆隧道出现火势不会延燃到配电室；确保电缆装置夹层的火势不会迅速延燃到变电站的其他地区。

（3）建立防火墙，分段阻隔电缆沟及电缆隧道中的电缆，以防止火势的蔓延，注意控制电缆和动力电缆之间的隔板，最好采用层间耐火隔板。

（4）合理设计电缆沟的综合检测报警系统，如图2所示。

图2 变电站电缆沟综合检测报警系统示意图

2.6 谨防外部因素导致的电缆损伤现象

在敷设变电站电缆系统时，受到弯折、拖拽等外力影响，电缆损伤现象偶有发生，进而在日后的电缆运行中为火灾埋下安全隐患；新电缆的敷设可能对原有电缆沟及电缆竖井产生影响，从而影响原有电缆的安全性和质量，在敷设时要重视；为了避免在电缆附近由于用火不当造成的危险情况，在施工时要按照标准操作，谨防火灾事故的发生。