电力电缆的火灾特性与防火对策研究

摘要：本文讨论了与电力电缆相关的火灾特性和防火措施的主要内容。由于火源、可燃材料和火势蔓延等因素，导致电力电缆发生火灾的风险较大。为此，电力企业必须要采取有效的预防对策，具体包括正确安装、维护、确保足够的间隙、使用耐火材料以及构建火灾探测和灭火系统等等，这样才能最大限度减少电力生产的安全风险。

关键词：电力电缆；火灾特性；防火对策

引言

电力电缆是现代基础设施不可或缺的一部分，但由于各种因素，它们引起火灾的风险也相对较大。为了防止此类事件的发生，采取有效的防火对策至关重要。这就要求电力企业及相关人员必须要全面了解电力电缆的火灾特性，结合实际情况制定针对性、有效性的预防计划，争取在降低火灾发生率的同时，也能确保人民群众的生命和财产安全，从而实现经济效益和社会效益的最大化。

一、电力电缆的火灾特性

（一）火源的多样性

1.过载或故障电缆导致过热

当电缆承受超出其设计容量的过大电流时，它们可能会过热，这种过热会损坏绝缘层并最终点燃周围的材料。造成上述情况的原因有很多，比如在单个电路中添加过多的设备或忽略电压和电流额定值、使用尺寸过小的负载电缆等，这都会导致过载问题的发生。

2.绝缘损坏导致电气短路或火花

绝缘损坏是一个重大危险，它会暴露电缆的导电芯，导致短路，电流由于暴露的导体而产生电弧或火花时，附近的可燃材料可能会着火。电缆绝缘层可能因磨损、环境因素、物理损坏甚至啮齿动物活动而损坏，因此有必要对电缆进行例行检查，以便发现并更换损坏的电缆。

3.电涌或故障导致的电流过大

电力系统中的电涌或故障可能导致流经电缆的电流突然增加，这种电流激增会产生热量，可能导致电缆过热和着火。故障可能是由设备故障、雷击或其他不可预见的事件引起，安装断路器和浪涌抑制器等保护装置有助于减轻这些问题的影响并防止电缆火灾[1]。

（二）燃料的可燃性

1.绝缘材料

电力电缆中使用的绝缘材料可以在火灾中充当燃料，常见的绝缘材料包括聚氯乙烯（PVC）、交联聚乙烯（XLPE）等。虽然选择这些材料是因为它们具有电绝缘特性，但它们本身并不耐火。当在火灾中遇到高温时，它们会熔化、燃烧并释放可燃气体，从而加剧火灾的强度和蔓延。

2.可燃护套材料

電力电缆的外护套或护套也可能是可燃的，遇火时，这些材料会点燃并释放出易燃气体，进一步助长火势。因此，为了减轻这种风险，一些电缆采用了不易燃烧和释放有害气体的耐火护套材料，耐火电缆经过专门设计和测试，可在火灾期间限制火焰蔓延和有毒气体的释放。

（三）火势蔓延

1.火焰沿电缆传播

一旦着火，火焰会沿电缆长度蔓延，这种传播主要通过电缆结构中使用的可燃材料（例如绝缘层和护套）发生。当这些材料燃烧时，它们会释放热量和可燃气体来维持火焰，火焰传播速度取决于多种因素，包括电缆类型、使用的材料以及火灾强度。

2.对附近易燃物体或结构造成不利影响

除了对电缆本身的直接威胁之外，电缆火灾还对附近的易燃物体、设备或结构构成重大风险。燃烧电缆产生的强烈热量会向外辐射，点燃火源附近的可燃材料，这可能会导致二次火灾并迅速升级，导致更广泛的财产损失并危及生命。

（四）烟雾和有毒气体

电缆火灾会产生浓烟，其中含有颗粒、化学物质和气体的复杂混合物。电缆火灾期间释放的一些最常见的有毒气体。一氧化碳（CO）：一种无色、无味的气体，吸入高浓度会导致一氧化碳中毒，一氧化碳会干扰体内的氧气输送，导致头晕、恶心等症状，甚至死亡。氯化氢（HCl）：电缆绝缘层和护套中常见的含氯材料燃烧时形成的一种腐蚀性气体，吸入HCl会导致严重的呼吸道刺激和损伤[2]。酸性化合物：某些电缆组件燃烧时会释放酸性化合物，会刺激呼吸系统和眼睛。

二、电力电缆的防火对策

（一）正确安装和定期维护

1.规范电气规定

按照电气规范规定安装电缆至关重要。制定这些规范是为了确保电气系统的安全性和可靠性，它们指定了电缆尺寸、布线、间距和其他关键方面的指南。合规性有助于防止过载、短路和电缆放置不当等问题，而这些问题都可能导致电缆火灾。为此，电力企业必须要结合实际情况制定合理、规范的电气规章制度，以便为技术人员提供参考依据，从而确保电缆的合理安装，进一步降低火灾的发生率。

2.定期检查和维护

首先，要加强例行检查。相关人员应进行定期检查以评估电缆和相关部件的状况，检查人员应寻找磨损、物理损坏、连接松动或任何偏离安装标准的迹象，及早发现问题可以防止潜在危险。其次，做好维护工作。维护工作应包括清洁、紧固连接，并在必要时更换损坏或劣化的电缆组件，这些任务对于防止可能导致电缆过热或短路的问题至关重要。最后，定期对电缆进行测试。定期测试（例如绝缘电阻测试和热成像）可以帮助识别电缆内隐藏的问题，这些问题在目视检查期间可能不明显。值得注意的是，不同类型的电缆可能有特定的安装和维护要求，因此查阅制造商的文档并遵循行业最佳实践对于确保电力电缆在各种应用中的安全性和功能性至关重要[3]。

（二）保证足够的间隙

1.确保足够的间距并避免与易燃材料接触

此举的主要目的有以下两点：第一，防止过热。电缆之间有足够的间距对于防止过热至关重要，当电缆彼此距离太近时，它们会传递热量，可能导致相邻电缆超出其温度限制，而这可能导致绝缘性能下降和电缆火灾。因此，适当的间距可以更好地散热，从而防止火灾的发生。第二，避免接触易燃材料。电缆切勿接触易燃材料，例如纸张、木材或在发生火灾时可充当燃料的绝缘材料。保持电缆远离易燃材料可降低火灾蔓延的风险并限制二次火灾的可能性。

2.与热源、潮湿区域或腐蚀性物质保持适当距离

首先，电缆应与加热器、熔炉或产生热量的机械等热源保持安全距离，过多的热量会降低电缆绝缘性能并增加电缆火灾的风险。其次，湿气和电气系统不能很好地混合，确保与潮湿区域保持适当的距离对于防止电缆绝缘损坏和潜在的短路（可能导致火灾）至关重要。最后，在工业环境中，可能存在腐蚀性化学品。适当的间隙有助于保护电缆免于接触腐蚀性物质，从而损害其完整性和安全性。保持足够的间隙需要在电缆安装过程中进行仔细规划并定期检查，以确保满足间隙要求，这就要求相关人员必须要遵循根据电缆类型和应用指定间隙距离的相关规范和标准[4]。此外，应使用电缆支架和管理系统（例如电缆桥架或导管）来保持正确的电缆定位和间距。

（三）热防护措施

热防护措施的目的是监测和控制电缆温度，以防止过热和潜在危险。

1.建立健全温度监测系统

温度监控系统（例如热传感器或红外热成像技术）提供有关电缆和相关组件温度的实时数据，这些系统可以在过热问题升级为严重问题之前检测到它们。当温度监测系统检测到异常热量水平时，可以触发警报或自动响应，这种早期预警允许采取主动措施来降低风险，例如减少负载、切断受影响电缆的电源或实施冷却措施。

2.使用热熔断器或断路器等保护装置

热熔断器是一种保护装置，设计用于在电缆温度超过指定阈值时断开电源，它们对于防止电流过大或绝缘击穿引起的过热特别有效。一旦触发，热熔断器就会中断电路，防止热量进一步积聚和潜在的火灾风险。而断路器是重要的安全装置，可以在发生过流或短路时中断电路，它们在防止电缆中电流过大方面发挥着关键作用，电流过大可能导致电缆过热和火灾。断路器有多种类型，包括热磁断路器和电子断路器，以提供不同级别的保护。

（四）耐火材料的合理选择

耐火材料是增强消防安全和最大限度降低电缆火灾风险的关键策略，与标准电缆相比，耐火电缆经过专门设计，可抵抗点燃并减缓火灾的蔓延。以下深入探讨使用耐火材料的重要性。

1.考虑使用耐火电缆

耐火电缆采用绝缘和护套材料制成，在暴露于火焰或高温时不易点燃，选择这些材料是因为它们能够承受火灾的初始阶段，从而减少电缆助长火灾的可能性。除了抵抗点燃之外，耐火电缆还可以减缓火焰沿其长度的蔓延，这一特性对于防止火灾迅速蔓延、为疏散和消防工作留出更多时间至关重要。

2.选择符合消防安全标准的电缆

首先，选择符合适当消防安全标准和法规的电力电缆至关重要，例如美国保险商实验室（UL）、国际电工委员会（IEC）或美国国家消防协会（NFPA）等组织制定的标准和法规，这些标准定义了不同应用中电缆的具体防火性能要求[5]。其次，寻找经过第三方防火性能测试和认证的电缆，认证可确保电缆符合既定的安全标准，并对其防火性能进行独立评估。通过采用耐火材料并遵守相关标准，可以显著降低电缆火灾的风险，并在发生火灾时最大限度的保障居住者的生命与财产安全。

（五）火灾探测和灭火系统的构建与完善

1.安装烟雾探测器、热传感器或火焰探测器

烟雾探测器、热传感器和火焰探测器战略性放置在电缆装置附近，以在早期阶段探测到火灾的存在。烟雾探测器在感知烟雾存在方面特别有效，烟雾通常先于可见的火焰，及早发现可以更快做出反应和干预。当检测到火灾时，这些系统会自动触发警报，以通知居住者和紧急救援人员，这种早期预警对于迅速疏散和消防工作至关重要[6]。

2.实施自动灭火系统

自动灭火系统，例如喷水灭火系统或气体灭火系统，可以提供快速且有针对性的响应来扑灭或控制火灾。当受热或烟雾触发时，喷水灭火系统会释放水或其他灭火剂，有效扑灭火灾并限制其蔓延。基于气体系统，如清洁剂或二氧化碳，通过置换氧气来发挥作用，在不造成水损害的情况下抑制火灾。这些系统的快速激活可以最大限度减少火灾损失并防止电缆火灾升级，这在电缆火灾可能中断基本服务或造成重大安全风险的关键区域尤其重要。火灾探测和灭火系统的结合可以有效防御电缆火灾，它们能够不断强化电力系统的早期预警和立即响应能力，这对于保护人们的生命和财产安全至关重要。值得注意的是，在电缆火灾可能造成严重后果的环境中，例如数据中心、工业设施和高密度住宅或商业建筑，构建和完善火灾探测和灭火系统尤为重要，这些系统有助于制定全面的消防安全策略，补充其他预防措施[7]。

（六）培训和应急方案的制定

1.定期举办培训活动

定期举办培训活动可确保参与电缆安装和维护的人员精通消防安全协议和程序，应该了解与电气系统和电缆相关的潜在火灾危险。培训课程应强调安全实践，包括正确的电缆处理、安装和维护技术，人员应了解如何识别可能导致火灾的电缆问题警告信号。此外，培训活动还应对人员进行应急响应技能培训，例如使用灭火器、操作紧急关闭系统以及了解疏散程序[8]。

2.制定应急预案

在预防电力电缆火灾的过程中，科学、合理的应急预案必不可少，因此电力企业需要从以下几个方面入手。首先，制定疏散协议。应急计划应包括针对特定电缆安装区域量身定制的明确疏散协议，这些协议应考虑紧急出口的位置、集合点以及协调疏散的通信方法等因素。其次，明确消防措施。计划应概述消防措施，包括灭火器和其他消防设备的位置以及负责火灾响应的指定人员。再次，建立沟通机制。在紧急情况下，有效的沟通至关重要，应建立沟通渠道和程序，以应急响应人员和所有受事件影响的人员发出警报。最后，加强有效协调。发生电缆火灾时，所有人员都了解自己在应急响应计划中的角色和责任，这一点至关重要。此外，定期演习也是必不可少的，此举能够确保人员熟悉程序并能够在发生电缆火灾时有效响应，目标是通过采取积极措施并为紧急情况做好充分准备，从而提高专业培训的实效性。

结语

總之，了解电力电缆的火灾特性，包括点火源、燃料源、火势蔓延、烟雾和有毒气体至关重要。正确安装、维护、足够的间隙、热防护和使用耐火材料等预防策略在减轻电缆火灾风险方面发挥着至关重要的作用。此外，部署火灾探测和灭火系统以及全面的培训和应急准备也至关重要，上述措施不仅可以保护人民财产和基础设施，而且还能确保电力系统稳定运行，这对实现社会效益和经济效益最大化都十分重要。

参考文献

[1]唐志强.矿井巷道多层电缆火灾特性的研究[D].辽宁工程技术大学，2022.

[2]宋志平.变电站高压电缆沟道火灾蔓延特性与着火点辨识方法[D].山东大学，2022.

[3]郭佳银.电力电缆火灾风险评估及在线监测系统研究[D].中国矿业大学，2022.

[4]王安才.电缆防火与在线监控措施[J].冶金动力，2022，15（05）：19-24+38.

[5]王安才.高压电缆中间头故障原因分析及对策[J].冶金设备，2017，16（02）：369-370+366.

[6]陈喆.某长距离专用电力电缆隧道工程消防灭火系统设计与分析[J].上海建设科技，2021（06）：22-26.

[7]王凯彬.电站综合管廊火灾特性及探测技术分析[J].今日消防，2019，4（02）： 37-38.

[8]席林，郭俊，李琰.综合管廊自动灭火系统选择[J].给水排水，2018，54（S2）： 200-204.

作者简介：季本明（1990- ），男，汉族，山东日照人，硕士研究生，中级工程师，研究方向：电力营销。