電纜溝火災原因分析及預防措施

黃常青 劉思穎

（1.重慶電力設計院有限責任公司 重慶 401120 2.重慶篤信電力有限責任公司 重慶 401120）

引言

近年來，隨著國民經濟高速增長，城市電力需求的不斷增長，城市內的架空線路逐漸改為電纜，使得電纜的使用率日益增多。由于電力系統中使用電纜的場所存在覆蓋廣，數量多，敷設密集，高壓電纜在運行狀態下處于發熱狀態等特點，而且電纜溝內電纜大多敷設在地下，城市道路中電纜溝蓋板大多為密封結構，當電纜發生故障而引起火災時，因電纜溝道較隱蔽，不易控制，搶修恢復時間長，使得電纜溝火災事故一旦發生容易造成嚴重事故，不僅造成設備損壞，甚至還可能造成人員傷亡。電纜火災事故必須引起高度重視，防止電纜溝火災事故的發生及火災事故發生后的應急處理措施已成為當前亟待解決的一項重要課題。

1 火災事故案例介紹

2016年，西安南郊某變電站發生火災事故，因電纜溝失火導致其中一臺主變故障起火，造成另一臺主變跳閘，同時波及附近330kV某變電站#3主變故障跳閘，造成該站330kV停電，造成多個區域發生停電。據事后分析，主要原因是電纜溝內35kV電纜中間接頭故障，電纜溝內存在可燃氣體引起爆炸。

2017年，重慶江北某變電站10kV電纜溝失火，引起供區大面積停電，由于正值夏天高溫時期，給供區居民造成很大的影響。這次事故主要原因是電纜溝內電纜堆積太多，溝道內通風不暢，局部溫度過高引起的。

2 電纜火災特點及危害

2.1 火勢猛、蔓延快、難控制

電纜結構主要由導體（纜芯），絕緣層，護套層三部分組成。導體主要由銅絲或鋁絲絞扭而成；絕緣層主要材質有橡膠、絕緣油、塑料、油漬紙等；護套層即為在絕緣層外包的金屬或非金屬護套。其中紙、布、橡膠、塑料等均為可燃介質，一旦電纜著火，火焰會沿著電線電纜的敷設走向迅速蔓延，據資料統計：電纜沿溝道水平敷設時燃燒速率約為3.5m/min，電纜沿豎井垂直敷設時燃燒速率約為8～9m/min。即使切斷電源，火勢也難以控制。

2.2 煙大毒強、難以撲滅

電纜多放置于電纜溝、電纜夾層等密閉空間，電纜著火時，其絕緣材料、填充物等會釋放大量如CO、HCl等有毒煙氣，由于電溝道空間密閉，面積狹隘，同時缺乏有效排煙設施，煙霧迅速充滿電纜溝道空間，能見度低，很難找到著火點，不易于撲救。電纜燃燒時產生的含HCl的有害氣體四處蔓延，遇潮濕空氣形成稀鹽酸附著在電氣設備、控制屏柜上形成一層導電膜，降低設備和接線回路的絕緣性，威脅電氣設備安全運行。

2.3 損失嚴重、修復時間長

電纜發生火災不僅燒毀大量電纜及電氣設備，而且恢復時間長，停電期間將造成許多工業企業等重要負荷停電，影響其生產效益和經濟效益，間接損失慘重。

3 電纜溝火災事故原因分析

根據發生火災案例的分析總結，大致可分為兩類，一類為電纜自身故障引起火災；二類為外界因素引起電纜溝發生火災。

3.1 電纜自身故障引起火災的幾種情況

（1）過負荷：電纜線路長期工作在實際電流超過額定電流的環境中。導體在過載狀況下電能將轉變成熱能，造成導體和絕緣物局部溫度急劇上升，達到一定溫度時，可能引燃附近的可燃物，形成火災。

（2）短路沖擊：電力系統遭受短路電流沖擊，而控制開關或保護裝置不能及時動作切換負荷短路電流，長期持續作用導致電纜絕緣水平下降，形成火災。

（3）電纜接頭接觸不良：電纜中間接頭如果制作工藝不良、焊接不牢固、材料選擇不恰當等原因均會形成接觸電阻，電流越大，接觸電壓降越大，當接觸電壓足以擊穿間隙空氣，形成空氣導電，如果接觸點空隙稍大，又恰巧電源電壓波動峰值，會在空氣間拉出電弧，點燃附近的可燃物形成火災。

（5）電纜絕緣老化：在潮濕的氣候條件下做電纜接頭，容易使電纜接頭進水或混入水蒸氣，損害電纜的絕緣強度；電纜直埋在有酸堿成分的土壤地區，容易造成電纜鎧裝、鉛皮、外護層被腐蝕，保護層因長期遭受化學腐蝕或電解腐蝕，致使保護層失效，絕緣降低，也會導致電纜故障。

（6）電纜質量缺陷：電力電纜的導體材料以及絕緣電阻、護套平均厚度、外徑、導體電阻不符合國家標準，造成絕緣強度達不到要求，容易引起火災。

3.2 外界因素引起火災的幾種情況

（1）施工時，由于電、氣焊接火花飛濺造成電纜起火。

（2）靠近帶油設備的電纜溝道蓋板密封不嚴密，含油設備因受潮等原因發生爆炸溢油，流入電纜溝引起火災事故擴大。

（3）直埋敷設的電纜與熱力管道之間未預留足夠的安全距離，且無防護隔板，造成熱力管道發生事故波及電纜引起火災。

（4）電纜溝內未設置防火墻，或防火墻的耐火極限不滿足要求，造成外部火災侵入，引起電纜著火，擴大事故范圍。

（5）導電性垃圾（錫箔紙等）附著在電纜接頭處，引起短路著火。

（6）蛇鼠竄入電纜溝，啃咬電纜外皮護套，破壞電纜絕緣水平，存在電纜火災的危險。

4 防止電纜溝火災事故的措施

為防止電纜溝火災事故的發生，應總結電纜溝火災發生原因，從根源上抑制電纜溝火災事故，同時制定防消結合的方針，為電纜提供良好的運行環境。

4.1 預防及阻燃措施

（1）充分做好相關資料收集工作，盡可能準確預測電纜所需承受的工程建設要求；考慮電纜在各種可能敷設條件下的修正系數，在工程投資允許的情況下，考慮電纜容量裕度，并進行短路熱穩定校驗，盡量選擇阻燃電纜。

（2）加強電力電纜及電纜附件選型、訂貨、驗收及投運的全過程管理。應優先選用具有良好運行業績和成熟制造經驗的制造商，嚴格進行到貨驗收，并進行相應的驗收試驗。

（3）合理規劃電纜段長，盡量減少電纜接頭數量，禁止在變電站內部、出站溝道、橋架和豎井等區域布置電力電纜接頭。

（4）電纜溝道設計時，應充分考慮電纜外徑，轉彎半徑，根數；合理選擇電纜溝截面，支架層間距離。

（5）在電纜敷設過程中嚴格按照規程規范進行敷設、固定，敷設過程中嚴格控制牽引力、側壓力和彎曲半徑。

（6）合理規劃電纜通道，電纜通道盡量遠離帶油設備、熱力管線、易燃易爆管線和腐蝕性介質的管道，若確實無法避免，至少應確保電纜與上述管道的相互間距應滿足《電力電纜及通道運維規范》的相關要求，防止其他管道泄漏或者發生火災的突發情況危及到鄰近運行的電纜線路安全。

（7）改善電纜運行環境，保證電纜溝內有可靠的通風、排水措施，必要時，在電纜溝內設置抽風泵，防止電纜受潮；在電纜溝壁兩側安裝通氣管道，使電纜溝內積水產生的熱氣及有害氣體能夠及時排除，同時應考慮有防止小動作竄入破壞電纜絕緣的措施。

（8）對電纜溝、電纜隧道、電纜豎井、電纜夾層等電纜通道進行合理的防火分區，采用防火墻、防火隔離及封堵等防火措施，防火墻、防火隔層和防火封堵應滿足耐火極限不低于1h的耐火完整性、隔熱性要求；在電纜中間接頭兩側各2～3m長的區域以及沿該電纜并行敷設的其他電纜同一長度范圍內，采取防火措施。

4.2 優化電纜溝外界運行環境

（1）定期巡視，保持電纜溝道整潔、暢通，檢查防火阻隔部件是否存在破損，消除各類火災隱患，通道沿線及內部不得積存易燃、易爆物。

（2）提高施工人員電纜防火意識，盡量避免在電纜溝區域進行明火作業，如必須進行動火作業，需辦理動火工作票，并采取可靠的防火措施。

（3）提高運行維護人員處理突發火險事故的應對能力，通過專業培訓提高各級人員的消防知識，制定切實可行的滅火應急預案并加強演練。

（4）在電纜敷設路徑上應設立明確的警示標志，對可能發生外力破壞或電纜偷盜的區段應加強監視，并采取可靠的防護措施，金屬電纜支架、電纜固定金具等使用防盜螺栓。

（5）在變電站電纜溝、電纜夾層安裝溫度、煙氣監視報警器，重要的電纜通道區域安裝火災監測預警裝置，并定期監測。

4.3 新材料、新技術

（1）防火延燃材料：①具有熱膨脹性能：防火復合板擁有最高15倍的膨脹倍率，徹底封堵穿越物因火焰或大幅升溫而造成的縫隙，同時膨脹后物質致密，不可恢復，更能加強封堵系統的防火效果；②抗水沖擊性能：當火災發生時，在系統的防火時間內，整個系統的力學結構一定要堅固，能經的起消防水槍的沖擊，否則系統結構塌方，火焰穿越，防火隔區就會失效；③易擴容性能：隨著電力需求的增加，系統擴容頻繁，本材料給客戶帶來便利。

（2）防火環保膨脹模塊：a.耐火時間長：實際耐火時間長達280min，比國家一級標準（180min）超出100min；b.有效期長：由于采用無機膨脹原料和少量高效膠聯材料、模壓固化，實測抗壓強度5.6MPa，比國家標準（0.8MPa）高6倍，是防火包（0.05MPa）112倍，有利用保護電纜和后續電纜增擴容：①重量輕：干密度只有0.7t/m3，不到國家標準的1/3，可減輕封堵材料對建筑物的荷載；②綠色環保：采用新型納米微分子技術加工成型，對線纜及橋架沒有腐蝕，對環境不釋放有害氣體，阻煙效果明顯。

（3）電纜溝道智能監測系統：電纜溝道智能監測系統由攝像機、溫濕度傳感器、紅外線熱像儀和微波檢測儀等模塊組成，能夠實現多種指標的檢測、定位、分析報警、無線傳輸等功能。通過該系統可實現電纜溝設備的信息化，提高巡檢的工作效率和質量，降低運行人員的勞動強度和工作風險。

該裝置若能實現與消防系統的聯動，可實現將火情消除在萌芽階段，大大降低電纜火災發生概率。

5 結束語

電纜作為電能傳輸的重要媒介，電纜溝道作為敷設電纜的基礎施設，電纜溝防火是一個老生常談而又重要的課題，現階段，由于各種原因未能實現阻燃耐火電纜全覆蓋。因此，只有嚴格按照規范設計、嚴格執行工藝施工，積極采用新型防火材料，積極研發電纜溝內監控設備，能從根源上降低電纜火災的發生概率，保證電網設備安全穩定運行。