钢铁企业电缆火灾防范措施探讨

刘立灿

（河钢股份有限公司邯郸分公司能源中心，河北邯郸 056015）

前言

钢铁企业是电能消耗大户。大型钢铁企业都建有本企业管辖的110 kV、220 kV 变电站，通过电缆隧道使用高压电力电缆向炼铁、炼钢、轧钢等各工序供电。电缆隧道内电缆一般非常集中，如果发生火灾，可引燃隧道内全部电缆，造成大面积停电停产，而且隧道内空间狭小，灭火和事故抢修都十分困难，甚至发生将隧道内电缆全部烧毁的恶性事故。据了解，许多钢铁企业都曾发生类似恶性事故，损失巨大。因此，钢铁企业电力电缆火灾防范是一项非常重要的工作。

1 几起典型电缆火灾案例

下面对几起典型的电缆火灾事故，进行简要的介绍和分析。

1.1 35 kV电缆护层绝缘损伤引起的电缆着火事故

某220 kV变电站中央信号突然发出35 kV母线单相接地报警信号。变电站值班人员立即组织对变电站设备进行巡查，当进入35 kV 配电室时，有明显的绝缘胶皮烧糊所产生的刺鼻气味，经仔细检查，发现有黑烟从电缆隧道通过电缆过墙管的缝隙进入电缆夹层。初步判断为电缆隧道内电缆着火。立即向调度汇报，联系电缆停电，同时通知电缆巡检人员检查电缆。在联系停电的过程中，电缆隧道内发出巨大的爆炸声音，两路35 kV 配出开关柜速断保护动作跳闸。在隧道内电缆全部停电并对隧道内着火电缆完成灭火后，检查发现着火最严重的位置有两路35 kV 电缆短路放炮，另两路电缆烧损严重。立即组织抢修，局部重新敷设电缆，制作电缆头，经过20 h 的抢修，全部恢复送电。这次事故，导致2 座炼钢厂精炼炉停产20 h，影响钢产量约1 万t，经济损失约1 000 万元。

经过现场仔细勘察，着火最严重的35 kV 电缆处于最下方，着火处钢丝铠已经放电完全烧断，电缆弧光接地短路产生的高温已将该处的电缆支架局部熔化。沿着电缆检查，发现该35 kV 电缆外护套不远处也有多处破损。经分析，该电缆着火的原因是外护套破损，外护套破损处的钢丝铠与电缆支架接触接地，原有的护层交叉换位三等分段失效，导致电缆钢丝铠护层在该处与角钢支架短路电流增大，发热打火引燃电缆。最终导致该电缆及上部临近的电缆绝缘烧坏，发生相间短路跳闸事故。下部电缆着火后，将上面的两路电缆也烧蚀严重。

1.2 钢包漏钢引起的电气火灾事故

某炼钢厂在冶炼操作时，由于员工操作不当，造成钢包倾覆钢水外泄，1 700 ℃高温钢水流进电缆沟，引燃电缆沟内的电缆，大火沿着电缆沟烧到不远处的配电室，将配电室内配电柜引燃，造成该炼钢厂局部停产近20 d，影响钢产量近30 万t，直接和间接经济损失约9 500 万元。

钢铁冶金行业炼铁高炉、炼钢转炉、轧钢加热炉、锅炉等岗位，属于高温岗位，如果操作不当，高温铁水、钢水及其他热源泄漏，很有可能引燃电缆，导致整个产线停产，而且恢复难度大、时间长，损失巨大。

1.3 电缆被盗割引发的隧道火灾事故

某日深夜，某110 kV 变电站突发10 余路6 kV、10 kV 开关柜保护动作跳闸，立即安排电缆巡检人员进行检查，发现距离该站200 m 左右电缆隧道通风井冒出浓烟，判断为电缆隧道内发生火灾。联系消防部门组织灭火，大火扑灭后，进入隧道检查，发现着火最严重的位置有断线钳和钢锯，一名奄奄一息的人趴在隧道内。经过公安部门审讯，有2 人晚上潜入电缆隧道，利用钢锯和断线钳盗割隧道内废弃的电缆，误锯了运行的带电电缆，造成短路放炮，将隧道内20 余条高压电缆引燃。锯电缆的一人在电缆放炮时发生触电和烧伤，无法逃跑，另一人却沿着隧道从附近通风井逃跑，随后也被公安人员抓获。

此次事故造成23 条6～10 kV 电缆烧毁，直接经济损失超过100 万元。可见电缆防盗也是一项需要常抓不懈的重要工作。

2 电缆火灾防范措施

从前面介绍的几起电缆火灾事故可以看出，发生电缆火灾事故的原因，既有电缆本身缺陷导致的发热引燃电缆，也有外部高温引燃电缆及人为破坏导致绝缘击穿放炮造成火灾。且电缆火灾事故经济损失巨大，恢复时间长，对企业的生产经营影响巨大。防范电缆火灾事故的发生，对企业正常的安全生产、提升经济效益意义重大。需要从设计阶段、施工阶段、运行维护阶段严格遵守国家及电力行业标准、规范、规程，采取综合的技术措施和管理措施，才能达到预期的效果。

2.1 电缆工程在规划和设计时应完善防火设计

电缆工程的规划和设计严格遵守《电力工程电缆设计规范》（GB50217）、《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229）、《建筑设计防火规范》（GB50016）、《电力设备典型消防工程》（DL5027）以及《钢铁企业设计防火标准》（GB50414），确保电缆工程的电缆选型、敷设方式、防火设计符合国家及行业标准；视频监控、红外报警等防盗设施也要设计齐全。

（1）路径的选择

如果变电站、配电室有两回以上的电源电缆，其中一回电缆要与其他回路电源电缆应沿不同的路径敷设；如果是一级负荷，要有两个电源点供电，两回电缆走不同的路径。防止因一个电缆通道发生火灾，导致变电站、配电室全部电源停电。

（2）电缆选用

合理选用电缆芯线导体的截面及防火等级，可以避免电缆导体过载发热引起的火灾并遏制、延缓火灾的蔓延。

电缆导体截面的选择，应按经济电流截面选用，且持续最大负荷电流应小于电缆允许的载流量。并按照电缆回路数、敷设方式、环境温度进行校验。防止电缆运行过程中温度过高。

敷设在变电站、配电室电缆夹层、电缆竖井、电缆隧道、电缆沟、电缆架空通廊等处与空气接触的电缆，以及在发电机组主厂房、燃油系统的电缆，应选用阻燃电缆。

在外部火势作用一定时间内需维持通电的场所或回路，例如计算机监控、报警、应急照明以及可能有熔化金属溅落等易燃场所明敷的电缆，应选用具有耐火性的电缆。

在油罐区、高温场所、消防电源等耐火要求高且敷设安装和经济合理时，可采用矿物绝缘电缆。

（3）护层接地方式的选择

电缆通过负荷电流时，就会在芯线导体周围产生交变电磁场，电缆的金属护层就会感应电动势。合理选择电缆护层接地方式，可以有效避免因金属护层感应电动势过大导致的放电、护层电流发热及引发的着火，金属护层感应电压过高还有可能对人身构成电击伤害。

三芯电缆的金属护层，应在电缆两侧终端头接地。

单芯电缆的金属护层接地方式：如果金属护层感应电动势小于50 V，可以采用一端接地、另一端经过护层保护器接地；如果金属护层感应电动势大于50 V，可以采取中间接地、两端经护层保护器接地或采用交叉换位互联方式接地。

（4）阻火方式的设计

电缆沟道、夹层、竖井内设置防火阻隔及封堵，可以将火灾限制在一定范围，防止火灾蔓延。

电缆构筑物中电缆引至电气柜、盘或控制屏、台的开孔部位，电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞处、工作井中电缆管孔等部位均应实施阻火封堵。

在电缆隧道或重要回路的电缆沟中的分支处、至控制室的入口处、长距离电缆隧道每隔200 m 处，宜设置阻火墙，为便于巡检、维护人员的通过，阻火墙上设置防火门。

（5）设计配置灭火器具、阻燃涂料

电缆夹层电缆密集处、电缆沟道中电缆中间接头，设计安装悬挂式灭火器（弹），电缆中间接头处两侧全部电缆涂刷防火涂料。可以有效阻止电缆着火事故的扩大。

（6）设计自动监控系统

目前，电缆的视频监控系统、红外防盗报警系统、火灾自动报警系统、局部放电监测系统、护层接地电流监控系统、温度监控系统等都有比较成熟的技术，可以有效监测、分析和掌握电缆的运行状况、参数以及局放、发热等缺陷的发展趋势，防范突发事故的发生，同时可以及时发现初期着火事故，采取相应的灭火措施。

2.2 电缆工程建设阶段严把质量关

（1）电缆订货严把质量关

电缆采购订货，需对电缆制造厂家的资质、规模、质量体系、业绩、信誉等进行实地考察，选择优质名牌的电缆制造厂家。对电缆的生产制造、出厂试验过程进行质量跟踪监控，确保电缆的出厂质量符合国家及行业标准、规范，符合工程图纸要求。

（2）电缆工程施工严格遵守施工规范

电缆工程施工及验收要严格遵守《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168），确保电缆工程质量。

电缆敷设应先清理坚硬杂物，严禁生拉硬拽，防止破坏电缆的护层及绝缘。电缆固定要使用专用卡具，10 kV 等级电缆间距不小于100 mm，大于10 kV 等级的电缆间距不小于250 mm，弯曲半径不小于电缆外径20 倍。防止电缆堆积散热不畅导致局部过热。

电缆中间接头、终端接头的制作，要遵守电缆接头制作作业指导书，按照电缆附件制造厂家安装制作工艺规范，确保电缆中间接头及终端接头质量。除此之外，电缆中间接头宜加装防爆盒，可以有效防范中间接头短路放炮对周边电缆构成的破坏。

电缆夹层所有电缆全部涂刷防火涂料，涂刷5遍，厚度1 mm 左右；沟道内电缆接头处两侧各5 m所范围内有电缆涂刷防火涂料的要求，涂刷5遍、涂刷厚度1 mm 左右，防止电缆头短路放炮引燃其他电缆。

电缆夹层、电缆头上部悬挂的灭火器（弹）应符合设计要求，并具有有效期内合格标志。

电缆交接试验应严格按照《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150）进行试验，试验合格才能送电运行。

（3）电缆试运行检查

电缆试验合格，初次送电要全面检查电缆的温度是否异常升高、有无异常声音、是否有放电现象；检查交叉换位箱、接地线是否正常，护层电流是否正常，是否异常升高导致发热，护层感应电压是否异常升高导致放电。如果发现发热、放电、冒烟等异常现象，应立即停电做消缺处理。

（4）监控系统的施工及验收

视频监控、红外防盗报警、局放监测、护层电流监测、温度监测及火灾自动报警系统等自动监控系统严格按照设计及制造厂家的技术要求进行施工安装调试，电缆投运前，自动监控系统应验收合格，并符合设计及厂家的技术规范。

2.3 严格按照运维规程加强电缆的运行和维护

（1）制定电缆线路巡检规章制度，确定巡检周期、巡检内容，并严格执行

巡检主要内容包括电缆运行电压不超过额定电压的15%、负荷电流在电缆的允许载流量范围内；户内接点温度一般不超过60 ℃，超过60 ℃应增加巡检频次，超过90 ℃应及时安排消缺处理；电缆应无异常声音，没有放电现象；外护套没有破损，电缆中间接头防爆盒正常、绝缘胶无熔化溢出；接地箱（换位箱）、接地线应正常，接地电流、护层电流正常，没有异常升高；防火隔墙应无裂纹和倾斜，防火封堵应严密无脱落，防火涂料应无龟裂、翘皮和脱落，悬挂的灭火器（弹）外观、压力正常，防火门正常、处于关闭状态并密封严密；火灾自动报警系统、红外监控报警系及其他自动监控系统工作应正常。电缆沟道应无渗漏水。电缆沟道内低处应设置集水坑，安装自动排水泵，自动排水泵应工作正常，能及时排出积水，防止积水浸泡电缆及接地箱、换位箱。

电缆沟道通风机应正常工作，能保证沟道内空气对流，降低沟道内温度。

（2）定期对电缆进行清扫、检修、预防性试验

定期进行预防性的清扫、检修和试验，清除电缆户内头灰尘脏污，检查有无放电现象，对接点进行检查紧固，测量电缆绝缘电阻和吸收比，必要时进行耐压试验，通过试验数据，并与上次试验数据比较，以便掌握电缆的绝缘性能以及缺陷的发展趋势，及时采取应对措施，防范突发短路放炮事故的发生。

（3）加强火灾自动报警装置的维护检查

检查电缆火灾自动报警系统的感烟、感温探头没有误报警，要制定维护计划，每隔3年清洗维护一次，确保性能良好。感温缆应与电缆紧密固定，没有破坏断裂和脱落。火灾自动报警装置工作正常，没有误报警。

（4）加强电缆防盗管理

加强电缆的防盗，是电缆运行维护工作的一项重要内容。电缆沟道内已经停电的废旧电缆要及时清理干净；进出沟道的门、锁完好，钥匙保管好；视频监控、红外防盗报警系统工作正常，发生故障的视频监控探头、红外探头要及时更换；对进入沟道工作的外来人员要进行审核并将外来人员信息进行登记备案，工作时做好监护工作，工作完毕要全部撤出，由业主方将电缆沟道的门锁好，并及时开启红外探头布警。

（5）加强缺陷管理，及时消除缺陷

在巡检、维护、试验中发现电缆发热、放电缺陷，要及时安排消缺处理。

如果电气接点发热，可以打开电气连接点，清除氧化层，重新连接紧固。如果发生电缆头引线发生引线间、引线对空气放电，要采取引线绝缘加强处理，必要时重新制作终端头。如果护层电流明显升高，应检查电缆护层绝缘是否局部破坏造成绝缘降低、交叉互联是否失效；或者检查护层保护器损坏，导致护层两点接地，从而引起护层电流升高。

2.4 钢铁冶炼生产加强标准化操作，防止高温金属液体溢流引燃电缆

钢铁企业炼铁、炼钢生产过程中，由于操作失误导致铁水、钢水溢流引燃电缆的事故不在少数。因此，钢铁企业加强炼铁、炼钢生产的标准化操作，杜绝高温铁水、钢水溢流引燃电缆，确保电缆安全可靠运行供电。

3 结论

钢铁企业电缆火灾事故损失大，恢复时间长。电缆防火是一项重要的工作，也是一项系统工程。防范电缆火灾需要从设计规划、工程建设、生产运行操作、检修维护试验等方面严格遵守国家和行业规范、规程，制定完备的措施，常抓不懈，才能有效降低和避免电缆火灾事故的发生，为钢铁企业铁、钢、轧各生产工序提供电力能源保障，为钢铁企业稳产高产、降低成本、提高竞争力打下良好的基础。