新时期变电站电缆防火措施

郭旭东

（国家能源集团国源电力有限公司三道沟煤矿）

0 引言

国内飞速发展的经济、人民生活的幸福感，都是建立在完备的电力基础设施上的，从发电厂到用户，经历了发电、输电、变电、配电等多个环节。电力电缆是电力工程的主体组成部分，主要用于传递和分配电能，其通常由绝缘芯线、热绝缘护套和保护层等组成。为适应各种复杂环境，电力电缆一般都被设计成具有良好的热绝缘性能、防水特性和热机械性能［1-2］。不过，当线缆电路中存在过电压而导致线缆过热时，线缆特性也会发生变化，从而极易引起电力系统的火灾事故。对于变电站电力系统突发的火灾及事故，在火灾初期及时报警并启动相应联动系统十分重要［3］。

1 新时期变电站电缆起火综述

1.1 电力电缆起火的原因分析

光纤电缆本来就具有易燃易爆特点，万一出现火灾或者燃气爆炸，后果将不堪设想，并且光纤一般敷设在地下的电缆结构中，由于环境和防水设施的因素，会面临着电缆破损而暴露光纤的现象，如果对问题不及时进行处理，将干扰输变配电系统的正常运行，所以，做好消防、灭火的管理工作至关重要。通过国际大电网会议WEWR 21—06号文件研究的电缆线路火灾问题可以看出，因为外力伤害或者施工环境恶劣而引起的火灾事故仅为总事故数的82%，而电缆本身则主要由于线路的过负荷、短路、绝缘材料老化、受潮及接头氧化等内因导致了电缆火灾［4］。

1.2 电缆火灾事故的危害

例如某变电站因电缆沟内失火，造成断电事件，直接、间接的经济损失重大；某变电所循环水控制线缆中的接头过热，烧掉了沟内的全部线缆，导致被迫停机事件；某变电站因线缆中接头过热造成线缆通道内起火，大面积线缆被火烧掉，造成局部断电事件。可见，火灾本身就可导致线路停运，控制失灵，且维修困难、耗时长，直接、间接的经济损失大，同时产生大量有害化学气体，严重影响人身健康。

1.3 电缆火灾事故的原因

多年来，各种变压器线路上曾多次发生火灾事故并延燃成灾，且死伤率均较大。据调查资料表明，在所有变压器的火灾事故中，由于电缆本身故障而造成起火延燃的比率约占总事故数量的25%。因为电缆本身故障所引起的火灾事故，主要是由于电缆结构的沥水面积落灰，而使电线长期浸泡于水中，造成电线绝缘性能的下降、老化，甚至发生护套锈蚀导致绝缘严重受潮，从而造成击穿短路事故；也有由于电缆接头破损而引起火灾事故的。不管什么原因所引起的火灾事故，都具有延燃性、灭火扑救困难及死伤大的特点，危害性极大［5］。经过研究，发现由于外界因素而导致火灾发生有以下几个常见因素：一是因为汽轮机的燃油装置突然发生漏气或油管爆裂，高温燃油飞溅到防护不全的高温线路上引起了火花，将附近的电线引燃或扩散，进而导致了火灾。二是由于高温燃煤锅炉的控制系统防爆阀门突然爆裂，飞溅的火花冲落到了附近的电线，进而引起电线起火；或是由于煤粉在高温锅炉中自燃引起了附近的电线着火，从而蔓延成灾。三是浸油的电气系统突然爆裂并喷油着火，火焰随燃油流入了电缆连接器槽中而引起附近电线起火［6］。

2 新时期变电站电缆防火措施

2.1 提高思想认识，落实全过程治理

应当加强工程设计、生产、架设、维护、检查的管理工作，提高电缆的安全性，时常擦洗电缆和接线支架上的积灰，保持其清洁，加强对安装电缆的检查维护工作，禁止电缆长期超负荷处于高温运行，电缆敷设方式必须按标准要求进行。电缆要尽可能实现水平敷设，减少电缆的中、低点偏移。电缆接头的制作要符合标准要求，避免安装后由于接触不良而引起过热，在电缆比较集中的隧道内尽可能不制作电缆接头，如必须要制作，结合需要进行木枋包封处理，接头两端及与其相连的地方要刷涂耐火涂料或提高防火的可靠性［7］。对存在多个电缆接头并排集中的区域，应在电缆接头中央设置舱壁或采用具有高阻燃性的材料，以避免由于一个电缆接头的问题而牵连另外的电缆接头安全工作。应在电缆隧道中保持干燥通风，以防止电缆淹水后产生腐蚀，同时还必须在较大直径区域内设置雨水井，将雨水全部排入地层。

2.2 保持电缆运行环境良好

为了使发电厂能够安全正常地运行，必须做好对变电站电缆的防火设计及施工，本着以预防为主的原则，总结一些较好的经验，并积极创造新条件，使电缆火灾事故出现的可能性被控制在最低限度。在制定防止线路起火延燃的具体方法时，必须借鉴近年来对变电站电缆火灾事故研究总结的经验和方法，同时针对起火的具体问题，采用国内先进的防火建筑材料，如由四川消防研究所制备的改性氨基酸膨胀式防火涂层建筑材料等，从而达到线路的防火阻燃效果。建筑材料的选用也随敷设条件不同而有所区别，在电缆沟、电缆隧道内经常有水进入，排水并不通畅；有些人采用将电缆防火门长期保持关闭状态，或者将电缆内部用耐火隔墙板全部封闭起来的做法，还有的人甚至为了美观，将电缆连接器槽盖板的缝隙进行填充、封闭，这也同样妨碍了电缆的通风散热，甚至导致电缆被潮气污染，对于这些不当的做法应及时予以纠正。

2.3 保证电缆预防性试验质量

在目前国外的变电站设计中，相当重视线路与电气设备之间的防火问题。首先是在线路选用方面，通常采用防火或阻燃等级高的线路，而对于电气设备则一般进行全封闭处理，因为这样如果起火，就可以控制大火的蔓延。在电气设备中的高低压两用配电装置和变压器房中，通常采用1301灭火设备，并且能够利用烟雾或高温敏感元件同时进行报警，或者自动喷洒灭火；在变压器内线路比较密集的地方，一般也会配备烟雾或高温敏感元件，一旦发生线路起火，可通过控制室中的火警报警装置自动启动消防器材或是使用水喷洒灭火［8］。对于比较安全的地方，则是根据线路敷设方向采用亚敏线。显然，这些方法的费用均相对高昂。在有些国家中，也有采用光缆穿管排列的敷设方式，可以实现把光缆相应地排设在管线中，不过这样需要消耗大量的钢材，所以光缆的预防性测试也必须严格依照《电力设备预防性试验规程》的要求进行。需要指出的是，不能仅凭单次的测试数据来判断合格与否，而必须对历史数据进行比较和研究。不仅可以与该光缆的历史测试数据进行比较，而且可以与其他同类光缆的历史测试数据进行比较，以研究测试数据的变化规律。

2.4 加强品质控制及监控管理

严格遵循国家对电缆接头制造的生产工艺规定，确保品质，并保证所制造的电缆接头的使用年限不低于电缆的一般使用年限。但是，因为电缆头通常都是在现场由手工制造，极易受现场条件与手工制造分散性的干扰，而且通常电缆头都是电缆绝缘的细小部分，所以加强对电缆头制造过程的质量监测和管理，是保证电缆防火性的重要一环。对于终端的电缆头，不得放在电缆槽、电缆隧道、电缆管盒、电缆层之间，凡用于电缆沟、电缆隧道、电缆管盒、电缆层之间的线束都应当登记造册，并做好全面检查，一旦电缆头发生不正常温升或异味、浓烟等情况，应当及早撤离作业，以避免电缆头在正常运行中着火。

2.5 防止其他设备着火引燃电缆

容易引起电缆头起火的有充油电气系统、输送煤系统及加油装置等，如果这些电器装置和系统发生了意外失火，必须采取相应的防护措施，以免火灾蔓延到附近的线路。对于充油装置附近的电缆连接器，其槽盖板应该密封，以防止系统失火时的油流在电缆连接器槽中而引燃电线；对于输煤装置附近的电线，其上面的积尘必须定期擦拭，以防止煤粉锅炉自燃时引燃电线；为防止燃油泄漏到大型建筑内与高温电线接触而着火，在大型建筑上也必须进行金属包皮；在电缆沟、电缆隧道、电缆层等部位，禁止残留有害物［9］。必须要指出的是，因为要将电缆火灾事故的危害降到最小，除对电缆进行提高防火强度、增加抗火防护以外，还必须增设火灾自动报警装置并配备相应的消防设备与仪器等。所以，感温电缆（又称全线型感温火灾探测器）应该具有沿全线长度的位置测量保护区域的温度变化能力，其实物如图1所示。

图1 线型感温火灾探测器

根据相关标准要求：变电所电缆夹层应当安装吊点式气体自动灭火装置，对于电缆夹层，应当设置感温电缆，以提高温度敏感性。感温电缆是一个比较特殊的火灾探测器，与其他火灾探测器相比，它比较适合安装在电缆夹层中，可以避免火灾事故的发生［10］。

3 变电站电缆防火的案例分析

3.1 案例介绍

某变电站有某型500kV变压器两台，另有一部与站外可靠电源引换的专用备用变压器。其使用的供电系统一般实行三相四线制，最高电压为380／220V，供电系统的中性点直接接地。在安全监督检验中，常发现控制线路和控制导线敷设于一个电缆线沟内，且不能通过消防槽盒的防火舱壁加以区分。经进一步检查设计方案，发现其也没有相关设计，如图2所示。

图2 某500kV变电站防火设计图

3.2 安全隐患

控制线路所在的工作环境极易出现高温过热事故，一旦引起火灾事故，交织在一起敷设的控制线路会导致系统故障和误操作，造成设备停电事故。

3.3 规范要求

GB50229-2019《火力发电厂与变电所设计防火规范》中11.4.6条要求“220kV及以上变电站，当电力电缆与控制电缆或通信电缆敷设在同一电缆沟或电缆隧道内时，宜采用防火隔板进行分隔”。

3.4 操作建议

采用《国家电网公司基建新技术推广应用实施目录》中推广应用类项目的“抽屉式防火隔板及电缆支架系统”，能够比较全面地解决同一通道内控制线缆、监控光缆以及通讯线缆之间的隔断问题，以及重要电路双重化电缆之间的重要回路隔断问题。同时还应采取以下措施从设计、施工等方面加以管控。

（1）同一通道内，动力电缆与控制电缆或通讯线缆之间的重要电路和双重化电缆其中的一个回路要进行防火隔离。

（2）在线路敷设密集处，要做好电力电缆最大载流的核算，防止线路超载工作。

（3）站用变压器与站用配电主屏应临近安装，但最好能采用母排接线形式；如果站用变压器与站用配电主屏之间通过长导线相连，要做好保护灵敏度的校核，如果没有满足上述条件，则应在保护出口安装保护变压器。

4 结束语

变电站电缆的阻燃是一项综合而复杂的问题，除了在工程设计中选择切实可行的方法之外，更要重视安装条件和产品质量，同时应做好平时的管理工作。如果采用适当的耐火阻燃方法和规范的措施，就可以使失火概率大大减少。