控制電纜事故原因分析及其防范措施

1、the sun illuminates the path of life, the moon illuminates the path of the soul.精品模板助您成功（頁眉可刪）控制電纜事故原因分析及其防范措施 電力系統(tǒng)電纜火災(zāi)事故已成為嚴重影響變電站安全運行的因素之一。據(jù)統(tǒng)計，我國發(fā)生的電纜火災(zāi)事故造成巨大的直接或間接經(jīng)濟損失，是由于防火措施不完善，火勢蔓延快，難以及時撲滅，不但直接燒損了大量的電纜和設(shè)備，而且變電站停電修復(fù)時間長，嚴重影響了企業(yè)生產(chǎn)和生活用電。另一方面，由于運行人員的正常監(jiān)視困難，使電力設(shè)備發(fā)熱引起的事故及障礙、異常造成電網(wǎng)供電可靠性下降。本文通過對控制電纜火災(zāi)發(fā)

2、生原因的分析及防止方法論述，提出采用合理的防火技術(shù)和材料，可以達到預(yù)防控制電纜火災(zāi)事故發(fā)生。變電站是由一次及二次設(shè)備組成的統(tǒng)一整體，控制電纜又是其中的“大腦血管”組織，對變電站的正常運行起著至關(guān)重要的作用。通?？刂齐娎|具有防潮、防腐和防損傷等特點，可以敷設(shè)在隧道或電纜溝內(nèi)，敷設(shè)、維護和檢修較復(fù)雜，事故發(fā)生具有一定的隱蔽性。一旦發(fā)生電纜絕緣老化燒斷事故，就會造成不利影響和經(jīng)濟損失。1事例說明330kv花園變電站是青海電網(wǎng)第一座330kv樞紐變，有5條330kv線路、18條110kv出線、3臺24mva變壓器，是西電東送的咽喉，承擔著西寧電網(wǎng)的負荷分配重任，過網(wǎng)負荷較大。1.1事例一2003年8月

3、20日凌晨7：4o，當值運行人員發(fā)現(xiàn)值班樓一層有煙霧，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)煙霧來源于電纜溝。由于變電站電纜溝內(nèi)控制電纜的布置上下縱橫交錯，很難快速判斷出哪一根電纜絕緣燒損，待煙霧散去后，檢查發(fā)現(xiàn)站內(nèi)噴水池電源電纜絕緣老化發(fā)熱，外皮燃燒產(chǎn)生煙霧。因為煙霧影響了故障點查找，致使附近的控制電纜受到影響，其中330kv某線csl一102型高頻保護電纜外絕緣發(fā)熱熔化，通道及裝置異常告警，導(dǎo)致某線必須進行保護退出處理。12事例二某變電站多數(shù)電纜由于運行時間長，絕緣老化，當電纜外皮出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象時，事故隱患日顯嚴重。2005年末，施工單位在新增3號變擴建工程及110kvgis設(shè)備改造工程的施工中，發(fā)現(xiàn)10kv小室照明(

4、含330kv設(shè)備區(qū)施工檢修電源)電纜絕緣老化，鎧裝電纜外殼有嚴重打火現(xiàn)象，當時主控室無任何告警信號。13事例三2006年末，新投運的110kvgis全封閉組合電器設(shè)備(某間隔)就地匯控柜內(nèi)，由于原配加熱回路電源電纜容量與負載不匹配，運行時造成電纜內(nèi)燃，波及捆扎在一起的其它控制電纜發(fā)熱，運行人員測溫時發(fā)現(xiàn)溫度過高，及時向有關(guān)部門匯報并申請停電處理。與此同時，恰逢線路所經(jīng)地區(qū)的居民因蓋房子需要拉鋼筋，鋼筋繃斷反彈搭到線路引線上造成短路故障、保護動作、開關(guān)跳閘。事后，運行人員檢查設(shè)備時，發(fā)現(xiàn)匯控柜內(nèi)控制電纜因發(fā)熱已經(jīng)燒黑。如果短路故障發(fā)生在數(shù)小時后或控制電纜發(fā)熱發(fā)現(xiàn)不及時，那么控制電纜燒毀致使事故狀

5、態(tài)下斷路器拒動引起事故擴大的可能性就非常大。2原因分析及主要特點21引起電纜火災(zāi)的原因1)控制電纜在長期過負荷或回路短路電流的長時間作用下，線芯發(fā)熱使電纜外絕緣老化燃燒；2)控制電纜的接頭接觸不良，局部發(fā)熱導(dǎo)致接觸部件燃燒；3)含油設(shè)備漏油或其它外部因素的起火波及控制電纜，如工程作業(yè)中的意外失火、電纜溝散熱防火措施不健全等；4)控制電纜運行年久老化、絕緣層損壞；5)控制電纜分類敷設(shè)不當致使發(fā)熱影響面擴大；6)人為誤操作引起的控制電纜火災(zāi)。22電纜火災(zāi)的主要特點1)發(fā)煙量大，且產(chǎn)生有毒燃燒物；2)火災(zāi)初期不易察覺；3)電纜通常在狹小的地下溝道內(nèi)敷設(shè)，不利于及時進行燃燒點撲救；4)電纜溝、電纜豎井

6、縫隙多，通風(fēng)助長火勢蔓延；5)變電站內(nèi)一旦發(fā)生控制電纜火災(zāi)，其影響面廣且造成的損失嚴重；6)電纜著火后迅速自熄，未釀成事故的實例也存在，主要與電纜形式、數(shù)量、布置層次數(shù)及環(huán)境條件等因素有關(guān)。23電纜燃燒的特性分析1)電纜絕緣和保護層材料的選擇，雖然以油、紙、瀝青等為絕緣材料的電纜已被明令淘汰，但更新?lián)Q代需要一個過程，許多老變電站仍然有部分在使用；2)目前變電站內(nèi)大量使用的各類電纜絕緣材料和保護層采用可燃的有機物，分別為聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、天然橡膠等。這些材料的氧指數(shù)在l9及以下，一般在300oc400的環(huán)境下即能引燃，并且燃燒時發(fā)熱量比同等重量的煤炭高。所以，采用這些材料制作

7、的電纜一旦著火就不能自熄；3)電纜燃燒時產(chǎn)生大量煙氣，其中毒氣體達到一定濃度時，就會損害人體健康甚至危及生命；4)對單根聚氯乙烯電纜做燃燒試驗顯示不出延燃性，但在多根電纜群體敷設(shè)的大規(guī)模情況下，一旦電纜著火，由于電纜相互供給燃燒質(zhì)造成大范圍的高溫，致使電纜形成延燃不會自熄，在供給相同空氣量的情況下，水平敷設(shè)比垂直敷設(shè)時的延燃速度及火焰?zhèn)鞑ニ俣刃　?變電站防火阻燃措施31傳統(tǒng)類311采用耐火電纜和阻燃電纜耐火電纜是燃燒條件下仍能在規(guī)定時間(約4h)內(nèi)保持通電的電纜，以滿足發(fā)生火災(zāi)時應(yīng)急通道的照明、廣播、防火報警、自動消防設(shè)施及其它應(yīng)急設(shè)備的正常使用，保證人員及時疏散。該電纜具有發(fā)煙量小，煙氣毒性

8、低等特點，但造價較高，一般應(yīng)用在高層建筑、電力、石油、化工、船舶等對防火安全條件要求較高的場合，是應(yīng)急電源、消防泵、電梯、通訊信號系統(tǒng)的必備電纜。阻燃電纜特點是不易燃燒，在火災(zāi)情況下有可能被燒壞，而不能運行，但可阻止火勢蔓延，能把燃燒限制在局部范圍內(nèi)。這類電纜造價高，適用于有高阻燃、防爆要求的場合。目前我國生產(chǎn)的耐火及阻燃電纜的規(guī)格、材料、結(jié)構(gòu)、絕緣性能及試驗方法，均符合國際iec3328標準。在生產(chǎn)實踐中廣泛采用阻燃電纜，電纜火災(zāi)事故明顯減少，保證了電網(wǎng)安全運行，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。312刷(涂)防火涂料近年來，一些經(jīng)國家鑒定合格的產(chǎn)品在實踐中使用，效果良好，其中丙烯酸涂料適用于不

9、良環(huán)境，改性氨基涂料適用于潮濕環(huán)境等。該涂料在電纜上的用量可參見表1。表1丙烯酸料和改性氨基涂料在電纜上的用量相對于耐火電纜和阻燃電纜，刷(涂)防火涂料的做法在國內(nèi)不發(fā)達地區(qū)以及建設(shè)資金短缺的工程中得到廣泛應(yīng)用，具有造價低的特點，適用于一般性阻燃要求的場合。313防火堵料、防火隔板、防火墻的設(shè)置采用防火材料制造的防火堵料、防火隔板以及(防火材料、沙石、粘土類)防火墻的設(shè)置，是變電站防火采取的基礎(chǔ)措施，能夠有效地細分防火區(qū)，對電氣火災(zāi)有較好的防止延燃作用。32新型產(chǎn)品類近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多新型火災(zāi)監(jiān)測器在生產(chǎn)實際中得到推廣應(yīng)用，是變電站火災(zāi)監(jiān)測的新方法和技術(shù)手段。通常在變電站主要設(shè)備

10、房間、電纜夾層、電纜溝、電纜豎井、匯控柜等場所，除考慮傳統(tǒng)的防火措施外，還應(yīng)采用感煙、感溫探測器，與視頻監(jiān)測系統(tǒng)配合實現(xiàn)火災(zāi)自動報警。321線型感溫火災(zāi)探測器使用特點：1)適合連續(xù)型長型可燃物體(如電纜)的保護，但必須與被保護物體保持良好接線，否則其探測效果會降低；2)由于沒有屏蔽層保護，這種線型火災(zāi)探測器極易受到電磁干擾；3)系統(tǒng)僅能一次性使用，不能測出電纜的實際溫度值；由于電纜數(shù)量多，系統(tǒng)安裝及維護工作不方便，設(shè)備易損壞；不能進行早期故障預(yù)測，不能實時顯示測量值，無溫度趨勢分析。322熱敏電阻式測溫系統(tǒng)可以顯示溫度值，由于每個熱敏電阻都需要獨立的接線，布線復(fù)雜且熱敏電阻易損壞，故維護量大；

11、傳感器不具備自檢功能，需要經(jīng)常檢驗，因此不常采用。323點型感煙式火災(zāi)探測器可分為光電式和離子式，使用特點：1)必須有煙霧顆粒進入探測器內(nèi)部的光線場和電離場，因此這種探測器的保護范圍受到限制，通常為幾十平方米；2)任何微粒都可能引起感煙火災(zāi)探測器動作。除火災(zāi)煙霧微粒外，還有灰塵微粒、水蒸汽、揮發(fā)性有機物，甚至小昆蟲。324點型感溫式火災(zāi)探測器感溫火災(zāi)探測器必須直接接觸加熱空氣或高溫煙氣，否則因為氣體熱交換能力相對較弱，很難使感溫探測器動作。使用特點：1)因發(fā)生火災(zāi)而引起的溫度異常升高僅發(fā)生在燃燒部位及其鄰近，致使探測器的探測范圍有限，通常小于感煙型探測器的保護范圍；2)除非與被加熱空氣和火災(zāi)煙

12、氣直接發(fā)生接觸，一般溫度的急劇變化總會造成感溫火災(zāi)探測器火災(zāi)報警的延遲。4改進措施探討41傳統(tǒng)火災(zāi)探測方式分析以上幾種常用的電纜火災(zāi)監(jiān)測方法，在電纜敷設(shè)場所，由于潮濕、粉塵、通風(fēng)不良和電磁干擾等原因引起誤動是普遍存在的共性問題。潮濕和粉塵與火災(zāi)煙霧中的煙塵顆粒一樣，均可進入感煙火災(zāi)探測器內(nèi)部的光線場或電離場，從而導(dǎo)致探測器動作，發(fā)出誤報警。潮濕和粉塵甚至?xí)练e在敏感元件表面，嚴重時造成感煙探測器無法正常工作。通風(fēng)不良會進一步阻礙火災(zāi)煙氣或加熱空氣與周圍空氣之間的熱交換，并阻礙它們的流動，這種狀況使感溫火災(zāi)探測器的火災(zāi)報警更加延誤；潮濕和灰塵在感溫元件上的沉積，也會影響到感溫元件的靈敏度?；覊m的

13、沉積將會影響線型感溫火災(zāi)探測器的靈敏度，而電磁干擾則有可能造成這種探測器無法正常工作。通過分析表明，傳統(tǒng)的火災(zāi)探測方式在進行電纜火災(zāi)監(jiān)測時，因為環(huán)境因素的影響，總是存在著不足，其原因如下：1)點型感煙火災(zāi)探測器失效于電纜敷設(shè)場所的粉塵和潮濕；2)點型感溫火災(zāi)探測器不能對電纜火災(zāi)做出及時反應(yīng)；3)線型感溫火災(zāi)探測器易受電纜電磁干擾影響。42電纜溫度在線監(jiān)測方案探討421系統(tǒng)簡介系統(tǒng)主要應(yīng)用分布式網(wǎng)絡(luò)化、多元化測溫系統(tǒng)原理，以圖像鑒別的光學(xué)技術(shù)和圖像處理計算機技術(shù)作為支撐的圖像型火災(zāi)探測器為基礎(chǔ)；采用圖像型火災(zāi)探測器及后臺設(shè)備組成電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)具有良好的人機界面，可顯示電纜溝道、電纜豎

14、井模擬圖，顯示傳感器所監(jiān)測的實際位置及所有電纜型號、長度、截面、中間接頭位置等參數(shù)。當運行中電纜出現(xiàn)異常時，顯示畫面及聲音報警同時出現(xiàn)，可通過計算機上的電纜溝道模擬圖直接查看，能迅速準確判斷出發(fā)生故障的實際位置，并通過紅外線攝像頭實時監(jiān)測電纜溝內(nèi)的情況，提高電纜運行的可靠性及技術(shù)管理水平。圖像型火災(zāi)探測器的關(guān)鍵器件是圖像甄別器和攝像機，均可密閉在防護罩中，阻隔潮濕和粉塵的影響。圖像傳輸采用同軸屏蔽電纜，對周圍的電磁干擾有良好的屏蔽作用。圖像型火災(zāi)探測器的探測范圍為攝像機鏡頭所攝范圍。電纜隧道或電纜層的視覺特征是直視距離長、范圍大，適合攝像機的使用。由此可對電纜溫度進行在線檢測，隨時了解電纜的溫

15、度變化，及時發(fā)現(xiàn)電纜故障并進行報警。422系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力。系統(tǒng)為雙層總線結(jié)構(gòu)，上層為模塊級浮動隔離總線，將操作站與分布于電纜溝內(nèi)的集線器連接起來。每個集線器可掛接多個離子感煙探頭和溫度總線，溫度總線可支持智能溫度傳感器，并設(shè)有溫度總線中繼器。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信采用crc16和crc8糾錯校驗，以保證系統(tǒng)能在惡劣環(huán)境下可靠運行，圖1為系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。圖1溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖423集線器集線器主要完成對分布于電纜溝內(nèi)的感溫探頭及感煙探頭的數(shù)據(jù)采集、自動校驗和故障檢測，并將結(jié)果通過模塊總線發(fā)布到系統(tǒng)的顯示操作站做進一步處理。集線器采用3個cpu冗余

16、結(jié)構(gòu)，1個通信處理器和2個冗余的信息處理器，具有極高的安全性和故障修復(fù)能力，并采用電源及模塊總線的雙重隔離，可耐電壓35kv。其電源采用交流直流l836v的寬電壓范圍供電，供電電壓無需調(diào)整，確保系統(tǒng)能夠在極惡劣的環(huán)境下長期運行。424智能溫度傳感器智能溫度傳感器是數(shù)字化溫度傳感器與總線接口的集成，具有體積小、抗干擾能力強等優(yōu)點。傳感器可承受15kv的靜電放電電壓，工作溫度為一55+125oc，數(shù)字化轉(zhuǎn)換時間為1s，測量誤差為05。425離子感煙器離子感煙器用于檢測電纜絕緣受熱及燃燒時產(chǎn)生的化學(xué)氣體(有色或無色)，這是采用紅外或非離子型感煙探頭所無法實現(xiàn)的。426現(xiàn)場總線接口及操作監(jiān)視站access模塊總線將操作監(jiān)視站與分布于現(xiàn)場的集線器連接起來。它采用雙隔離浮動總線技術(shù)，能承受高達35kv的直流電壓，有效防止電纜溝內(nèi)的高電壓串入操作監(jiān)視站，造成人員和設(shè)備損傷(這種情況往往發(fā)生在電纜火災(zāi)時)。5結(jié)論通過以上分析，圖像型火災(zāi)探測器可在嚴寒、酷暑、潮濕環(huán)境、粉塵中使用，能準確監(jiān)測電纜溝內(nèi)的電纜故障