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电力电缆的在线检测与隧道电缆的防火
  作者:库海摘录   2005/12/10  北京库海伟业科贸发展中心 (http://www.khwy.cn)  点击次数: -
         电力电缆的在线检测与隧道电缆的防火

    The Online Examine of Power Cable and the Fireproofing of Tunnel Cable

    张振存 韩伯锋 (西安四方机电有限责任公司 )

    摘 要: 本文针对近年来频繁发生的隧道电缆火灾事故,叙述了沟道、隧道电力电缆在线检测的必要性和检测方法,以供参考。

    Abstract: As the fire hazard of the tunnel cable happened frequency recent year, The writer tell the necessary of the channel、tunnel、power cable online examine and account the check means for you reference.

    0 、 引 言

    无论是城市建设还是工矿企业的规划,都越来越注重地上空间的利用和环境的安全,电力供应作为工矿企业和城市规划建设的重要部分,其供电线路越来越多地使用电力电缆,由于在一个局部范围内,电力电缆的数目较多,有些工矿企业采用桥架式结构敷设电缆,但大多数工矿企业则采用沟道或隧道结构敷设电缆,而城建中则全部采用沟道或隧道结构敷设电缆;由于电力电缆的特殊结构和相对集中(甚至重叠),当一条电缆发生故障后,往往会使周围其它电缆严重地产生重大火灾事故;由于桥架电缆几乎暴露在地面以上的空间,当电缆发生故障后而引起严重火灾时,人们则较容易发现并及时采取处理措施。相对来说,沟道或隧道电缆则由于在地面以下,当电缆发生故障后而引起严重火灾时,由于很难发现而延误事故处理,可能会造成较大的经济损失,为了及时解决沟道或隧道电缆存在的这一隐患,在此我们较详细地介绍一下有关沟隧道电缆的安全防护技术问题。


    


    
    1、 电力电缆引起火灾原因分析

    1.1 火灾原因分析

    引起沟隧道电缆火灾原因无外乎两点:

    其一、外因:可燃气体(如煤气、天然气、沼气等)串入电缆的沟隧道中,由于沟隧道比较密闭,当遇到明火(人为或电缆放电等)便立即引起整段电缆爆炸失火。

    其二、内因:由电缆自己本身引起火灾故障。在我国,中高压供电系统采用中性点不接地系统,当电缆发生单相接地故障时,系统对地电容较大,单相接地电流会引起较大电弧,较大的电弧有时持续数小时之久而不熄灭,失火电缆将殃及相隧的周边电缆,导致严重火灾事故。因此,电缆出现故障是产生火灾事故的内在根本原因。

    电力电缆产生故障的原因很多,归纳有以下几点:

    a、电缆产品的质量问题;

    b、电缆运行时间较长,产生老化;

    c、电缆长期过负荷运行或处于恶劣的环境中;

    d、电缆施工质量或接头制作工艺水平较低;

    e、人为对电缆的破坏;

    作为电缆本身,无论是什么原因引起火灾事故,在火灾事故以前的时间过程或物理过程大致相同。

    电缆某处绝缘受损→间歇或连续放电→电缆绝缘明显下降局部发热→电缆某处爆炸或发生电弧,并产生不良气体→整个电缆沟隧道失火。

    因此,如果人们能及时处理并采取措施,将完全可以防止火灾事故的发生。

    1.2 电缆火灾特点

    a、蔓延快、火势猛 电缆本身是一种易燃物。随着城市的发展和城农网改造的进行,变电所内的电缆数量越来越多,又采用隧道和架空密集敷设,有的还处于与高温热管道重迭或交错布置的环境中,电缆夹层更是布满蜘蛛网似的电缆,再加上电缆竖井的高差形成自然抽风,以及发生故障或火情的电缆又不能马上断电。因此,这些场所一旦着火,火势就特别凶猛,沿着电缆群很快延燃扩大,加之地方狭小,现有的消防器具往往难以充分投入,使得火势不能遏止在小范围内并短时扑灭。沟隧道电缆的火灾凶猛可想而知。

    b、抢修困难 电缆着火时产生大量的烟雾和有毒气体,CO、CO2含量很高,特别是普通塑料电缆不但易着火,而且产生氯化氢气体通过缝隙、孔洞会弥漫到电气装置室内,形成稀盐酸附着在电气装置上,并形成一层导电膜,严重降低了设备和接线回路的绝缘,因此即使火被扑灭后,仍影响安全运行。即使采用绝缘清洗剂清洗效果也不佳。这种灾害称为二次危害。

    c、损失严重 电缆火灾事故,造成严重损失,直接和间接经济损失,少则几十万,多则几十亿元人民币,而且修复也比较困难。


    


        2、 预防沟隧道电缆失火的理论分析

    由以上分析可知:若同时对电缆沟隧道中的有害可燃气体和对电缆本身进行实时监控便可达到预防沟隧道电缆失火的目的。对有害可燃气体进行预测则比较容易,本节主要探讨对电缆本身的实时监控问题。

    2.1 电力电缆绝缘在线检测技术

    采用这一技术可以早期发现电力电缆特别是交联聚乙烯电缆存在的绝缘缺陷及老化情况,通常有以下几种方法:

    a、直流分量法 通过检测电缆芯线与屏蔽层电流中极微弱的直流成分,对XLPE电缆中某一点或某一局部存在的树枝化(水树枝、电树枝)绝缘缺陷进行劣化诊断。

    b、直流叠加法 通过电缆的电压互感器的中性点处施加一几十伏左右的直流电源,该直流电压与运行中电缆的交流电压叠加,检测通过电缆绝缘层的极微弱的直流电流,即可测得整条电缆的绝缘电阻,从而可对电缆的好坏进行判断。

    c、tanδ法 通过电压互感器和电流互感器 来在线检测电缆的tanδ值,以便分析发现整条电缆中是否存在水树枝的绝缘缺陷进行劣化诊断。

    如果采用上述方法可有效地发现电缆绝缘缺陷情况,并及时处理,相信绝对不会有火灾事故的发生,但事实上因各种原因很难做到这一点。

    2.2 电力电缆故障在线测试

    当电缆的绝缘缺陷较明显时,在某一点(或一局部)将存在电缆芯线对屏蔽层的间隙或连续放电。依据行波理论,电缆的放电将会在放电处和电缆端头产生反射波,通过检测这一反射波便可确定电缆的放电现象或缺陷点的位置,应用这一技术也可较早预防电缆失火,这一技术则相对比较成熟。

    2.3 电缆温度实时监测

    当电缆绝缘受损程度严重时,在电缆的某一点或局部便会严重发热,通过测量整条电缆或电缆中某些可疑点的温度及其变化率,如此可防止电缆的爆炸或失火,或及时报告失火点位置。

    通常有以下几种方法来检测电缆的温度及其变化率:

    感温电缆 用感温电缆缠绕在电缆上,当电缆某处的温度达到感温电缆出厂时的特定值时,感温电缆呈现短路状态,并始终保持这状态,通过检则感温电缆的短路状态,方可知电缆的故障点大概位置。采用这一方法的主要缺点有:

    a、需要对隧道中的每一条电缆进行缠绕式分布,隧道中有多少电缆就需要多少条感温电缆,电缆有多长,感温电缆就要缠绕多长,费时、费工,实用性太差;

    b、没有任何抗电磁干扰措施,抗干扰性太差;

    c、由于感温电缆在出厂时温度检测点为一定值(如65℃、85℃、105℃),即当温度到达定值时,电缆成短路状态。因此,不能实时反映电缆的温度变化情况,达不到实时监控的目的。同时当感温电缆短路后不能再恢复,为一次性使用,维护工作量较大。

    d、只能监控电缆温度,对电缆的泄漏电流、故障及隧道的进水是无能为力的。

    缆式感温光纤 国外现在有应用光纤感温缆式传感技术,与缆式感温电缆相类似,但只解决了抗干扰问题,除具有缆式温度传感器的其它缺点以外,价格高于缆式温度传感器的十几倍。所以,推广应用起来很困难,销售市场面较窄,在中国市场开拓比较困难。

    点式温度传感器 由于电缆发生故障多在电缆接头处或恶劣环境处,密闭式集成电路点式感温的传感器,放在电缆中的可疑或重要部位,可检测到电缆局部的温度及其变化率。这一技术已经成熟。

    离子感烟传感器 当火灾事故一旦发生了,它的第一现象一定烟雾。可以通过离子感烟传感器来实时监测沟隧道中烟雾变化,并用最快的速度报告人们火灾发生的位置。这一技术应用十分广泛。


    


        3、 SCA-4000电缆监控灭火系统

    3.1 系统简介

    系统参照电缆的设计规范,利用电子技术、通信技术和现代控制技术,使电缆在高性能的工业控制计算机的协调控制下,24小时实时监控,通过图文显示、声光报警等方式提示<
 
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