城市供配電網系統電纜防火技術探討

程志剛，任建國

（太原供電分公司明力達電力設計有限公司，山西 太原 030006）

1 概述

隨著國民經濟迅速發展、自動化程度的提高，冶金、電力、石油化工等行業對電力的需求越來越大，對電纜數量的要求增多，且多采用電纜隧道、夾層、橋架及豎井密集鋪設。在發電廠、變電所及工業企業的供電中，電纜的工作環境和條件較差，有些電纜長期處于高溫管道交錯布置環境和粉塵堆積環境中，再加上電纜本身故障的因素、電纜易老化、火災隱患大，電纜火災事故時有發生。大型企業、電廠以及城市供電用電一旦發生電纜火災而導致停電、停產，將造成嚴重經濟損失和重大社會影響，因此電纜的防火問題尤為突出。

2 電纜火災原因及隱患

2.1 電纜火災的原因

電纜故障引起的火災將導致大面積電纜燒損，造成被迫停機，短時間內無法恢復生產，造成重大經濟損失。特別是一些大型鋼鐵、石化企業，一旦生產停機將會造成巨大的經濟損失。通過事故的分析，引起電纜火災發生的直接原因重要有幾個方面：

（1）電纜的絕緣材料、填充物和覆蓋層多為可燃物質，容易被引燃，外來火源或電纜本身故障短路時的高溫都很容易將電纜引燃，特別是聚氯乙烯塑料電纜在高溫時，電纜雖未著火燃燒，但易燃氣體和煙霧已經釋放出來，對人構成傷害，對設備起腐蝕作用，溫度繼續升高則會被引燃，而且燃燒蔓延速度驚人。

（2）電纜夾層內工作環境相對來說比較惡劣，電纜附近常有高溫物質存在，在電纜上經常會積上各種粉塵，一旦火星或者電焊工人操作時焊渣的落入都會引起電纜著火。

（3）電纜間距過小，由于機械損傷或其他腐蝕性物質都會造成絕緣強度降低，絕緣層擊穿短路，產生電弧，使電纜爆炸。此類事故約占電纜事故總數的70%以上。

（4）電纜中間頭制作質量不良、壓接頭不緊、接觸電阻過大，長期運行所造成的電纜頭過熱燒穿絕緣，最后導致電纜溝內火災的發生。

（5）電纜運行中溫度較高，絕緣材料逐漸老化，發生絕緣擊穿事故。

2.2 電纜火災的隱患

電纜火災事故不論是由外界火源引起，還是由于電纜本身故障引起，著火后都有蔓延快、火勢猛、搶救難、搶修恢復困難等特點。

（1）火勢兇猛，延燃迅速。特別是塑料電纜和充油電纜著火時火勢更加兇猛，若消防器具不能滿足消防要求，火勢便難以限制在較小范圍，一旦火災蔓延造成重大火災事故。

（2）撲救困難，且有二次危害，其燃燒時產生的大量煙氣，不僅對人的生命構成威脅，使人們不能及時靠近滅火，還會迅速蔓延對其他電器設備造成傷害。

（3）損失嚴重，修復時間長，造成重大的經濟損失。

3 電纜火災事故的消防措施

下面針對電纜防火的教訓和存在的問題，結合電纜溝防火的特點，按照《電力設備典型消防規程》《電力工程電纜設計規范》及有關規定，從設計、施工、運行維護、采取可靠高效的滅火措施降低火災損失等多個方面提出防止電纜著火延燃的措施。

（三）教師割裂了三維目標，阻礙了情感態度價值觀目標的落實。往往一旦提出要重視情感態度價值觀教學目標，教師們就會把它單獨拿出來進行考量和設定，人為地把三維目標進行了割裂。而事實上，知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面互相聯系，融為一體。比如說在教學歸類單詞中字母發音時，只有和知識教學相結合，讓學生去尋找知識規律，小組合作，在知識的學習中自然而然培養了他們樂于思考、樂于合作的情感態度，從而潛移默化地影響他們的價值觀。

3.1 合理選擇電纜型號

合理選擇電纜截面、敷設方式、電纜終端、中間接頭等，采用各種鎧裝或阻燃電纜。

3.2 合理采用各種防火阻燃措施

對回路電纜作耐火處理，如采用耐火或難燃槽盒、施加防火涂料和包帶等；充油電纜的供油系統中，宜能設置反映噴油狀態的防火自動報警裝置和閉鎖裝置；采用防火隔墻或隔板，并用防火堵料封堵電纜通道的孔洞。電纜的局部涂防火涂料或局部采用防火帶、防火槽盒。

3.3 電纜的施工和維護過程中，嚴格按照各種規范和設計進行

制作安裝電纜頭應嚴格按照工藝規程和質量標準進行，電纜終端事故率很高，多是密封工藝不良所引起。

3.4 運行維護過程中，加強巡視和維護

嚴格監視電纜運行工況；經常性檢查電纜封堵、隔離、刷涂、包帶等阻燃措施是否完善；及時清理電纜溝內部積水、積灰、雜物和易燃物品；溝道附近明火作業時嚴禁火種進入；電纜溝道和夾層里應采取措施降低溫度。

3.5 設置可靠高效的消防滅火設施

上述各種預防措施在國內各新建電纜溝里得到普遍采用，但電纜火災事故仍頻繁發生。比較理想的情況是，電纜監測系統監測到電纜局部溫度的異常升高，系統發出警報，巡檢人員進入查看，如火情較小使用手提干粉滅火器、沙子或者滅火毯進行撲滅，如火勢太大通知消防隊，但這都只是理想情況。而大部分廠礦企業的電纜夾層都不具備在線監測系統，而一般企業也不會配備專門的巡檢人員專門進入電纜夾層進行巡檢，因此配置安裝靈活可靠的自動消防滅火裝置對電纜夾層進行24 h自動防護是防止電纜火災最有效的手段。現在國內普遍運用的自動滅火裝置可為水噴淋自動滅火系統、氣體自動滅火系統和水噴霧自動滅火系統，但由于電纜溝內部復雜的空間情況和電纜本身特點決定了這些自動滅火系統都存在一定缺陷。

3.5.1 水噴淋自動滅火系統

滅火時降溫、隔氧滅火效果尚可，但水漬會對電纜電器設備造成損害，這些電纜電器設備一旦被水浸泡后基本都會報廢。同時，水噴淋系統所需的復雜管網和各種水泵加壓設施使得在電纜溝內狹長的環境中設置水噴淋自動滅火系統不是很現實。

（1）氣體滅火系統價格相對較昂貴。較小的設備內著火后要將滅火劑存滿較大的空間或房間，滅火劑用量大，滅火系統較復雜。

（2）維護費用高，需定期對閥門、管路進行維護、檢修和檢漏。

（3）固定式氣體滅火系統是等被保護的對象發生了火災，火從設備中蔓延出來，由安裝在電纜溝里的火災探測器接收到火災信號后才啟動滅火系統，所以對保護設備本身而言，這種滅火方法還不太科學。

（4）固定氣體滅火系統是將滅火劑噴出后擴散到防護區內，而沒有將滅火劑直接噴到發生火災的這些電子、電器設備內。滅火劑很難滲透到這些設備內，針對性不強，達不到及時有效滅火的目的。

（5）氣體滅火劑有一定毒性，滅火劑噴放時，對前來檢查和滅火的人員會帶來危害。儲氣鋼瓶和啟動鋼瓶常年需保持一定的壓力狀態，較大的儲存壓力其本身就是一個不安全因素。

3.5.3 水噴霧自動滅火系統

系統造價較高，雖然水被高效噴頭的充分霧化后對電器設備的損害已經相比水噴淋降低了很多，但在復雜空間內使用仍存在缺陷。

無論是國內還是歐美等發達國家在針對電纜溝自動滅火問題上也無更好的解決辦法，針對電纜溝現狀建立一套能夠自動感應溫度升高并能迅速啟動，將火災在發生初期撲滅的自動滅火裝置，并且電纜溝內部復雜的結構要求裝置安裝靈活方便，針對性強，針對具體容易起火的部位進行重點防護，并能針對起火部位單獨或成片迅速啟動，在有效撲滅初期火災并防止火勢蔓延的同時減少消防費用。

4 案例分析

在太原高新技術產業開發區、國家經濟技術開發區（太原）、富士康等一系列省市重點工程新建開閉所電纜夾層、電纜溝中廣泛使用。

4.1 古交金業煤焦集團公司新建變電室電纜夾層消防情況

古交金業煤焦集團公司新建變電室電纜夾層分兩部分，電纜夾層為轉爐動力電纜的交匯處，在地板和橋架上都鋪設有高密度的電纜，空間情況復雜，防護空間內由于鋼梁和橋架的縱橫交錯存在許多防護死角，另外，橋架上電纜從通過地板進入電氣室控制柜也造成許多防護死角；電纜及地板上粉塵堆積，整個空間被橋架分割為許多獨立的區域；由于防護空間內部通風狀況不佳及其位置在高爐附近使得電纜夾層空間溫度平時就處于40℃左右，在夏季最高溫度可以達到50℃左右；維護人員也很少進入進行巡檢查看電纜的情況。2003年盛夏，發生了電纜接頭放炮的事故，造成轉爐停機，由于事故發生在白天，經值班工人發現搶救及時才避免了更大事故的發生。這次事故引起了廠領導對消防的高度重視，但由于老電纜夾層改造難度大，內部空間情況的復雜使得選擇合適的自動滅火裝置十分必要。

4.2 消防裝置配置情況

古交金業煤焦集團公司煉焦分廠轉爐電纜夾層自動滅火裝置配置工程選用了上海格林朗夫消防科技有限公司引進，俄羅斯埃波托斯公司研制的超細干粉自動滅火裝置，在電纜溝及各種電控裝置的應用有其獨到的優勢。其先進的滅火技術體現了“快速響應、早期抑制、高效滅火”，是世界各國爭相研制的前沿技術。裝置不僅可以自動感應到外界溫度的升高自動啟動向保護區域噴射出超細干粉，將火迅速撲滅，而且可以根據電纜的走向分區啟動自動滅火裝置，防止電纜火災的迅速蔓延。對于鋪設在地板和橋架上的電纜采用布朗自動滅火裝置，根據電纜的走向設置自動滅火裝置的分區啟動；針對各個防護死角配置進行重點防護，在整個防護區域形成多層次的全淹沒形式的防護。

5 社會效益

現代文明社會已經越來越依賴于電力能源，一旦突然性的停電，不僅會造成巨大的經濟損失，而且由于停電所帶來的停水、交通癱瘓、地鐵、電梯等的停止使用，人們將陷入一度的混亂和恐慌之中。2009年美加兩國的大停電事故和英國、意大利等歐洲國家的停電事故就在一定程度上造成了整個社會秩序的混亂。

隨著近年來國民經濟迅速發展，電力缺口加大。電力能源的緊缺在很大程度上成為了制約國民經濟發展的瓶頸，電力輸送環節更是如同人體血管一樣重要，一旦作為電力輸送的主要動脈之一的電纜隧道及夾層發生火災造成電力供應中斷將會造成巨大的社會和經濟損失。

俄羅斯埃波托斯公司的系列超細干粉自動滅火裝置引入國內，先進的消防理念、自動化的高新技術、雄厚的科研勢力將會對國內消防界帶來一場革新浪潮。在電力系統內推廣使用這一系列產品，為電力系統的大動脈的正常運轉保駕護航。

6 綜述

無論從技術、經濟、社會效益來看，作為保證電力系統正常運轉和輸送安全的消防技術必將會朝著自動化的方向發展，在解決電纜溝內部防火問題上面，一方面應加強安全消防意識，采取各種有效的預防措施；另外一方面應采用各種先進的消防技術，將火災在早期迅速撲滅，減少經濟損失，消除給社會帶來的不利影響。按照全淹沒形式對電纜溝形式進行防護，每千米保護造價約在30萬元/km左右（即300元/m），裝置不僅能夠無人監控狀態下自動感應外界溫度的異常升高自動啟動，并且設置了分區域自動聯動系統，在一套裝置感應溫度自動啟動后，根據現場情況設置的分區段內的滅火裝置都會聯動啟動，有效防止電纜起火的迅速蔓延，在分區中還可增設手動緊急啟動開關，由巡檢人員在發現火情后迅速啟動該區段或相鄰區段的滅火裝置，迅速撲滅初起火災。