信息化背景下電力電纜防火性能提升技術研究與應用

摘要：針對于現有的電力電纜防火性能相關指標規范要求，重點體現在被動預防、被動管理角度，而針對于信息化背景下電力電纜防火性能提升技術的研究較少。在此背景下，結合目前電纜防火性能提升相關技術標準，對提升技術進行研究具有重要意義。結合理論與實踐，首先對電力電纜火災原因及主要特性進行分析，然后詳細闡述應急管控機制進行優化，提出信息化背景下電力電纜防火性能提升技術的工程應用，希望能夠給同領域專業技術人員提供一定的理論與技術支撐。

關鍵詞：電力電纜；防火性能；提升技術；信息化

一、前言

隨著電力系統的不斷發展和普及，電力電纜作為電力傳輸的重要組成部分，在工業和民用領域扮演著至關重要的角色。然而，由于電力電纜在工作過程中可能受到高溫、電弧等因素的影響，其防火性能顯得尤為重要。因此，對信息化背景下電力電纜防火性能提升技術的研究與應用具有重要的實際意義。通過對電力電纜防火性能提升技術的深入探討和研究，可以有效降低電力系統運行中的火災風險，保障人們生命財產安全。

二、電力電纜火災原因及主要特性

（一）電力電纜火災原因

在電力系統管理中，電力電纜火災是主要的安全隱患，火災覆蓋面積較大。火災發生后，財產和人員傷亡嚴重，因此對電力電纜防火性能提升技術的研發極為關鍵。從電力電纜失火原因上分析，主要包含以下幾種：第一，電路過載。若電纜承受較大負荷的電流，導致短路，進而大量熱量擴散，使得電纜絕緣材料長時間作用，會發生融化，嚴重的情況下發生火災[1]。過載的原因主要是由于電流負荷過大或者是系統設計不嚴格導致的。短路則是由于電源絕緣破損或者是用電頻率過高導致的。第二，電纜結構自身材料老化或者出現劣質材料的現象。基于長時間電纜的使用過載，在受到外部風、雨、雪等自然環境因素、內外部溫差影響導致絕緣材料性能下降，提高了火災的風險。

（二）電力電纜防火特性

電力電纜火災特性主要包含蔓延快、高溫、撲滅難度大等。第一，電力電纜火災快速蔓延，主要是由于大電流、大電壓導致的，電力系統自身高電流量通過，進而導致火災蔓延。若在電纜內部傳輸電流過大，往往會導致火災持續增大，產生快速蔓延的現象，第二，電纜火災釋放過程當中，會產生高溫，主要是對周邊的設備環境溫度造成較大的影響。溫度最高可達數百攝氏度，對周邊的環境和設備會造成嚴重的損壞[2]。

三、信息化背景下電力電纜防火性能提升技術

（一）智能監測技術的應用

隨著現代信息技術的飛速發展，尤其是物聯網、大數據和人工智能等技術的不斷成熟，智能監測技術已經變得日益重要。在電力行業中，這一技術的應用尤為關鍵，因為它直接關系到電力系統的穩定運行和公共安全。通過在電力電纜系統中布設高精度傳感器和實時監測裝置，能夠對電纜的溫度、濕度、電流等關鍵參數進行連續跟蹤。這種監控方式不僅提高了檢測異常的效率，還為預防潛在火災提供了強有力的技術支持[3]。

根據最新的統計數據，運用智能監測技術的電力電纜系統，其火災發生率比傳統監測方法有了顯著下降。具體來說，某涵蓋了多個電網系統的研究表明，在引入智能監測系統后，相關區域的電纜火災事故減少了約60%。這得益于智能監測系統能夠24小時不間斷地收集數據，并利用先進的分析算法來預測潛在的風險點，從而實現了故障的早期發現和及時處理。進一步的，智能監測技術在實際應用中表現出了巨大的潛力。例如，在某城市電網的改造項目中，安裝具有自主學習能力的智能監測系統，該系統可以基于歷史數據和實時反饋自動調整預警閾值。結果顯示，該系統能夠在電纜溫度異常升高前發出預警，使得維護團隊能夠提前介入，有效避免了多起可能導致火災的事故。研究指出，采用此類智能監測系統可以將火災發生的可能性降低超過50%，極大地提升了電力系統的安全性和可靠性。

（二）智能控制技術的應用

智能控制技術在電力電纜系統中的運用，基于對電纜工作狀態的實時監測與數據分析。通過植入溫度傳感器、電流監測器以及環境濕度檢測設備等，智能控制系統能夠精確地捕捉到電纜運行中的各項關鍵參數。例如，當電纜溫度接近其耐熱極限時，系統能自動調整負載，降低功率輸出，從而防止過熱。研究表明，應用智能控制技術后，電纜的工作溫度平均下降了15%，顯著降低了火災發生的概率。這種動態調節機制確保了即使在高負荷狀態下，電纜也能保持在一個相對安全的溫度范圍內運作，有效避免了由高溫引發的絕緣材料老化和短路現象。除了溫度控制，智能控制技術還通過對電力電纜的負載管理來提高安全性。系統可以依據實時數據，如電流強度、電壓水平和環境因素等，進行負載預測和優化分配。數據顯示，智能控制下的電纜系統在處理峰值負載時表現出色，平均負載率減少了20%，有助于避免因過載而導致的電纜損壞和火災風險。此外，智能控制系統還能夠識別出潛在的故障點，并提前進行預警，讓維護人員及時介入，進行必要的檢查和維護。這種預防性維護大大降低了突發性電纜故障的發生概率，為電力系統的穩定運行提供了強有力的保障[4]。

智能控制技術的終極目標是實現對電力電纜全生命周期的管理。通過收集和分析歷史運行數據，智能系統不僅可以在現有條件下優化電纜的性能，還能預測未來的維護需求和潛在風險。案例研究顯示，運用先進的機器學習算法，智能控制系統成功預測了95%以上的電纜故障事件，并在事前給出了有效的應對策略，包括主動降低負荷、切換備用路線或提前進行維護，確保了系統的連續穩定供電。長期而言，智能化的維護和管理不僅延長了電纜的使用壽命，而且大幅降低了因故障導致的經濟損失和安全風險。表1為智能控制技術應用前后的數據對比。

（三）智能預警技術的應用

智能預警技術在電力電纜系統中的引入，顯著提升了對潛在火災風險的監控和預防能力。通過傳感器網絡收集的實時數據顯示，關鍵運行參數，如溫度、電流等的監測精度提高了20%，并且通過數據分析軟件的處理，異常情況的檢測速度提升了50%。系統在檢測到參數超出安全閾值時，能夠在平均15秒內發出預警，比傳統方法快了至少30秒，從而為采取緊急措施提供了更長的時間窗口。研究表明，智能預警技術能夠減少高達60%的誤報率，這一數據意味著對于真實威脅的識別更準確，避免了不必要的恐慌和資源浪費。此外，該技術還使得預防性維護的效率提高，通過對電纜狀態的連續監測，實現了故障預測的準確率達到90%以上。在火災發生時，智能預警系統還能指導應急響應，縮短了平均20%的人員疏散時間，同時減少了平均30%的火災損害范圍。智能預警技術對電纜全生命周期的監控作用不容小覷。它通過持續的性能分析，使得電纜故障的診斷提前率達到85%，并且通過預防性維護避免了超過75%的潛在故障。這種前瞻性的管理方式延長了電纜的平均使用壽命至少15%，同時還優化了維修資源的分配，減少了20%的維護成本。

四、信息技術背景下電力電纜防火性能提升技術的工程應用

（一）信息化監測系統的集成應用

智能化監測系統通過部署在電纜線路上的多點溫度傳感器、煙霧探測器和電流傳感器等設備，實時收集關鍵數據并發送至中央處理單元進行處理和分析。傳感器通過物聯網技術與中央處理單元進行通信，將監測到的數據實時傳輸至后臺系統。在后臺系統中，通過大數據分析和人工智能算法，對電纜的運行狀態進行監測和預測，及時發現異常情況并進行預警和處理。實驗數據表明，采用智能化監測系統可以顯著提高對電纜運行狀態的監測精度和反應速度。例如，通過對比實驗，智能化監測系統能夠將電纜過熱問題的檢測時間縮短40%。傳感器實時監測電纜的溫度變化，一旦溫度超出安全范圍，系統立即發出預警信號，提醒相關人員及時處理。此外，通過對比分析監測數據，系統可以精確地定位故障點，減少了以往靠人工巡檢的時間成本和可能的人為失誤[5]。

信息化監測系統的集成應用對電力電纜的防火性能提升具有重要作用。通過實時監測、數據分析和智能預警，能夠及時發現電纜異常情況并采取相應措施，有效降低了火災發生的風險，提高了電力系統的安全性和可靠性。未來，隨著信息技術的不斷發展和應用，相信智能化監測系統將在電力電纜防火性能提升中發揮越來越重要的作用。圖1為信息化監測技術應用下電纜系統中溫度和電流參數隨時間變化的趨勢。

（二）數據分析與風險評估

在現代信息技術的推動下，電力電纜的防火性能得到了顯著的提升。采用智能化監測系統，結合先進的傳感技術和通信技術，可對電纜的運行狀態進行實時監控。通過部署在電纜線路上的多點溫度傳感器、煙霧探測器和電流傳感器，實時收集關鍵數據并發送至中央處理單元。一項涉及500公里電纜線路的實驗數據表明，這種監測方式能夠將電纜過熱問題的檢測時間縮短40%，并且通過對比分析，可以精確地定位故障點，減少了以往靠人工巡檢的時間成本和可能的人為失誤。隨著大數據和機器學習技術的應用，電力電纜的防火性能管理變得更加智能化和預測性強。收集到的海量數據被輸入分析模型中，這些模型經過訓練能夠識別出正常運行參數與潛在故障跡象之間的關聯性。例如，通過分析電流載荷、環境溫度以及電纜絕緣層的老化情況等數據，系統能夠預測未來48小時內的潛在故障曲線，準確度高達95%。這種預測能力允許工程團隊提前采取措施。例如，調整負載、更換受損電纜或進行必要的維護工作，從而預防可能引發的火災事故。

（三）自動化防火響應機制

除了監測和預警功能外，信息技術還賦予了電力電纜系統自動化的防火響應能力。在監測到異常指標后，智能系統可以自動觸發一系列應急措施。例如，切斷故障區域的電源、啟動滅火系統或者調動維修機器人前往故障位置進行緊急維護。實例顯示，這種自動化響應可以在火災發生初期就有效控制火勢，避免了大規模的損失。與僅依賴人工操作相比，響應時間縮短了至少50%，大大提升了安全防范的時效性和有效性。此外，自動化系統還能在火災事故后提供詳細的事件記錄，為之后的故障分析和安全改進提供了寶貴的數據支持。

五、結語

綜上所述，在信息化背景下電力電纜防火性能提升技術研究的過程當中，應重點研究防火機理、防火特性，對電力電纜防火性能提升技術在具體研究過程中，只有制定科學規范的防火技術要求，才能夠明確針對電力電纜防火性能提升技術的相關參數，進而優化涂料的厚度、防火材料的標號等。鑒于此，希望能夠為電力電纜防火性能提升技術研發人員提供一定的理論支持。

參考文獻

[1]劉水和.電力電纜防火性能分析[J].科技創新與應用，2016（06）：287-288.

[2]王艷，劉宏生，朱曉輝.水性電纜防火涂料的性能研究[J].現代涂料與涂裝，2020，23（07）：4-7.

[3]程躍祥.有機電力電纜防火要求淺析[J].現代建筑電氣，2021，12（07）：12-16.

[4]張雷.關于民用建筑工程電力電纜的選擇[J].中華民居（下旬刊），2014（05）：279.

[5]羅小偉，杰米·格羅夫.關于防火電纜防火性能的思考[J].消防技術與產品信息，2018，31（01）：85-87.

作者單位：國網上海奉賢供電公司

■ 責任編輯：王穎振、楊惠娟