新時期變電站電纜防火措施探討

袁秋萍

福州萬山電力咨詢有限公司，福建 福州 350108

0 引言

為避免變電站電纜突發火災造成不良后果，在建設變電站初期，就應該做好電纜的防火工作[1]。在變電站的施工中，涉及多項電纜的敷設工作，導致了電纜建設的復雜性，這些電纜互相交織形成統一的電纜系統，一旦其中的某一部分電纜出現火災，其余電纜會快速聯動并延續燃燒。電纜著火主要是因為電纜在日常運轉中會產生熱量，并且受其他外部因素的影響。出現變電站電纜火災事故后，往往會對電纜本身造成毀滅性的破壞，還會對光纜及控纜造成損害，進而導致電網事故發生，產生一系列不良影響[2]。為此，在新時期應加強對變電站電纜防火措施的關注，確保電纜的正常運轉，為變電站的運行奠定良好基礎。

1 電纜火災事故的原因

1.1 案例概況

日前，東風公司的某開閉所出現了一起由電纜引發的火災事故，事故致使17條電纜的出線橋架部位被燒毀，其中包括2條低壓電纜及15條高壓電纜。事故發生后，開閉所全部暫停運行，經48 h搶修后恢復了全面送電。由此可見，無論是開閉所還是變電站，只有做好電纜防火工作，才能保持其穩定運行。電纜防火工作會直接影響電力系統的運行及電能的輸出。該事故的發生原因可歸結為外部原因及內部原因兩部分，具體如下。

1.2 事故外因

對事故發生現場進行調查與研究，可看到事故現場的電纜出線穿墻上橋架通道相較于常規標準，其布局較狹窄，同時堆積擺放了過于密集的電纜，這直接導致在室外氣溫較高、遇上炎熱天氣時無法進行良好的散熱，通道內的熱度無法降低，如果某根電纜存在絕緣弱點，便會發生弧光放電現象[3]。交聯電纜絕緣系統具有重要作用，即使持續了較長時間的放電作業，仍舊沒能造成大面積擊穿絕緣的情況，僅僅導致了臨界電纜外絕緣的損壞和燒毀。在臨界電纜外絕緣被燒爆后，導致電纜短路，迅速引發了一系列導火反應，最終導致事故發生。

電纜事故的發生外因主要可以歸結為以下四點。（1）當室外溫度較高時，室外橋架直接導致被陽光暴曬的電纜的表面溫度持續升高。事發當日，白天的氣溫達到35 ℃以上，而且室外溫度持續走高，于是致使事故發生。（2）電纜之間的縫隙較小，加上狹窄的通道，直接導致電纜散熱不均，為電纜事故埋下隱患。（3）事發前并未采取一定的阻燃防火手段進行預防。（4）相關的運維工作人員并沒有在第一時間發現異常的電纜運行狀態。

1.3 事故內因

1.3.1 事故電纜結構特性

案例中產生事故的電纜主要為交聯電纜結構，該結構主要是應用聚乙烯材料來達到物理、化學絕緣的目的[4]。在交聯電纜作業時，聚乙烯分子會從線性分子結構向主體網狀分子結構轉變，即從熱塑性較好的聚乙烯材料向熱固性交聯聚乙烯轉變，從而在一定程度上提高其機械性能及耐熱性能，大大縮減了其收縮性，減少了受熱融化現象的發生，同時，還能保留交聯電纜結構的良好電氣性能。在新時期，交聯聚乙烯屬于一種十分理想的變電站電纜絕緣材料，在耐熱性能等方面具備一定的優勢。近年來，隨著交聯聚乙烯材料絕緣電纜的廣泛應用，交聯電纜的耐高溫性能等均有顯著提升，其允許的長期作業溫度甚至達到90 ℃，對比處于130 ℃下彈性狀態近乎相同的其他電纜，交聯聚乙烯絕緣電纜的截流量可提高約25%。

1.3.2 電纜起火原因

電纜接頭爆炸、電纜絕緣的老化及由受潮導致的短路等均會導致火災事故的發生。雖然交聯電纜結構在絕緣性及耐熱性方面具有一定優勢，然而，一旦遇到電纜故障，卻不會像其他材料的電纜一樣在最短時間范圍內燃爆，交聯電纜的著火現象往往具備隱匿性強、延續時間長等特點，存在一定隱患，從而導致事故的發生。

2 新時期變電站電纜的主要防火措施

在變電站電纜防火系統建設中，應將“防”作為中心思想，堅守“防大于救”的原則制定變電站的電纜防火措施。為了確保變電站的安全運行，可采取以下防火措施對事故進行全面防護。

2.1 保持安全的電纜運行環境

為了確保變電站的平穩運行，避免電纜火災事故的發生，應對電纜運行的環境進行有效管控，管控內容主要包括以下幾個方面。

（1）因為污染物的長期滯留會導致排暢不及時的現象，如果發現電纜隧道及電纜溝內部被污水和其他不良氣體污染，為保持電纜溝的順暢，應及時處理污染物。

（2）在運行期間，電纜防火門的長時間關閉加上防火隔板對電纜的封閉，往往使得電纜無法進行正常的通風及散熱，為此，在電纜日常運行時，要確保良好的散熱環境及通風環境，避免由于電纜散熱不及時導致電纜事故。

（3）部分變電站在設計時，為滿足美觀要求，會覆蓋所有的電纜溝蓋板縫隙，這一做法致使電纜無法散熱、通風，同時還會受到潮濕環境的影響，為此，應在電纜溝蓋板處留有通風空間，從而確保電纜運行環境的科學性。

2.2 加強對電纜頭的質量控制

在新時期變電站電纜防火控制中，需要加強對電纜頭的質量控制，使用質量良好的電纜頭能夠延續電纜的使用壽命，管控內容主要包括以下幾個方面。

（1）應確保材料的廠家為正規廠商，正規廠商會按照專業的施工標準制作電纜頭，對材料的質量起到一定約束。

（2）在電纜工程項目建設過程中，對現場的施工環境及施工操作人員的專業能力提出要求，不僅要求現場施工環境的安全性，還要求施工操作人員具備一定的專業技能。

（3）在電纜頭的制作與施工中，對其進行合理化管控也十分重要，不僅要確保電纜頭的終端不在電纜溝、電纜隧道以及電纜槽和電纜的夾層中，還應著重監管其內部的動力中部，在監管過程中要不定期進行測溫等檢測活動，以便出現異常狀態時及時上報。

2.3 加強對電纜線路的監管

電纜線路的安全使用對于變電站的穩定運行和發展十分重要。在對電纜線路進行監管時，應保證日常巡視工作及對監管系統的檢測工作做到位，同時，在日常運營及維護過程中要定期測定電纜頭的溫度，并針對數據進行紀錄、做好歸檔。變電站電纜的巡視管理系統如圖1所示。

圖1 變電站電纜巡視管理系統示意圖

2.4 進行電纜預防性實驗

為了保證電纜系統的安全，在電纜系統正式投入使用前要進行電纜預防性實驗。

（1）應確保預防性實驗的操作符合我國相關部門制定的最新實驗規程的要求。

（2）不能單純地以實驗的數據結果來衡量電纜的合格與否，針對得到的數據及相關指標，還應經過系統化的分析得出數據的客觀變化規律，從而為電纜的預防工作提供數據支持。決定電纜持續運行的依據是對實驗結果的標準化分析，因此電纜預防性實驗是不可省略的關鍵步驟。

2.5 保證變電站電纜防火方案的全面性

為了確保變電站電纜防火措施的全面性，使其在火災預警中發揮功能，在制訂電纜防火方案時應針對不同的施工現場進行科學布局，使方案的可行性最大化。在制訂防火方案時需要考慮以下內容。

（1）保證封堵區域有較高的嚴密性，防治火勢的迅速延展，對火勢起到有效的阻隔作用。

（2）保證電纜的防火結構處于良好狀態，確保電纜盤出現火勢不會延展燃燒到電纜溝；電纜溝出現火勢不會順延燃燒至電纜隧道；電纜隧道出現火勢不會延燃到配電室；確保電纜裝置夾層的火勢不會迅速延燃到變電站的其他地區。

（3）建立防火墻，分段阻隔電纜溝及電纜隧道中的電纜，以防止火勢的蔓延，注意控制電纜和動力電纜之間的隔板，最好采用層間耐火隔板。

（4）合理設計電纜溝的綜合檢測報警系統，如圖2所示。

圖2 變電站電纜溝綜合檢測報警系統示意圖

2.6 謹防外部因素導致的電纜損傷現象

在敷設變電站電纜系統時，受到彎折、拖拽等外力影響，電纜損傷現象偶有發生，進而在日后的電纜運行中為火災埋下安全隱患；新電纜的敷設可能對原有電纜溝及電纜豎井產生影響，從而影響原有電纜的安全性和質量，在敷設時要重視；為了避免在電纜附近由于用火不當造成的危險情況，在施工時要按照標準操作，謹防火災事故的發生。

2.7 合理選擇防火材料

為了應對多變的環境，因對火災等危害，電纜要使用防火材料。防火材料要采用國家鑒定合格的、有公安部門頒發生產許可證的生產廠家的產品。為了保證產品質量，產品到現場后還需做抽樣耐火試驗，以確保電纜運行安全。

2.8 合理設置防火材料封堵的厚度

在安全檢查中，必須檢查防火封堵的嚴密性，判斷封堵材料的厚度能否達到防火要求。封堵材料的厚度要與所封堵面電纜的根數成比例，封堵厚度隨電纜根數的增加而增加。例如，電纜隧道中電纜防火墻的厚度一般不小于240 mm，防火墻要比電纜支架寬100 mm以上，防火墻兩側還要有不小于1 000 mm的防火段。

2.9 特殊情況下電纜的阻隔措施

對電纜終端頭和中間頭應采取防火阻隔措施，保證電纜頭著火不會引燃相鄰的其他電纜，特別要考慮電纜頭爆炸的特殊情況。直流動力電纜、保安電源電纜等保證供電主設備基本安全的電纜應采用全線防火處理，或者采用阻燃電纜，如礦物絕緣電纜，以保證不會波及主要設備。

3 結論

變電站電纜防火是一個不能回避的重要問題，無論是高壓電纜還是低壓電纜，電纜著火都會造成嚴重損失。變電站應嚴格按照《電力電纜線路運行規程》（DL/T 1253—2013）認真監測、維護電纜，做好測溫工作。做好電纜防火工作，杜絕發生電纜火災，以保證變電站的安全運行。