交聯電纜火災的防范措施

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　　　摘要：本文針對交聯聚乙烯電力電纜運行及故障特點，分析了電纜火災的起因與特點，根據系統(tǒng)和運行特點，分析了各種防火措施的適用性和經濟性，并根據多年來處理電纜故障的經驗，提出了利用小電流接地選線系統(tǒng)切除故障電纜或將故障相直接接地的全新的電纜防火措施，可經濟、方便、可靠地預防突發(fā)性電纜火災的發(fā)生并盡可能減少故障損失。
　　關鍵詞：電纜火災，防范措施，弧光接地，故障，小電流接地
　　交聯聚乙烯電力電纜在國內推廣使用已經10多年了，在此期間，因電纜接頭故障引發(fā)的電纜火災事故時有發(fā)生，并由此帶來了很大的經濟損失，隨著首批（早期）投運電纜的運行時間逐漸接近設計壽命，電纜本身的故障率也將不斷增加，未雨籌謀，積極預防電纜運行故障及電纜火災的發(fā)生并盡可能減少故障損失，具有非常重要的意義。
　　1．電纜火災的起因與特點分析：
　　1.1電纜火災的起因
　　交聯聚乙烯電纜應用初期，由于許多用戶使用電纜接管出現錯誤，電纜接頭工藝不規(guī)范，致使電纜接頭故障頻出，有些電纜接頭的運行壽命只有幾天到幾年，由此導致的電纜火災所造成的損失也是驚人的。例如：中鋁山東分公司在6年間共發(fā)生較大的電纜火災3起，其中1994年3月11日三配、一配四個受電回路10余條電纜，受電1、2、8三個回路5條電纜因接頭故障引起的火災造成短路，受電3帶傷維持運行，造成氧化鋁廠大范圍停電，停電時間長達13個小時；水泥二配2次電纜火災也燒壞受電電纜2路，各為3條240mm2電纜，停電時間也在10小時以上。3次電纜火災均由電纜接頭故障引起。
　　1.2特點分析：
　　油浸紙絕緣電力電纜，盡管含有易燃的絕緣紙和電纜油，但因其鉛包或接頭澆鑄的環(huán)氧樹脂外殼的保護作用，并且電纜系三相統(tǒng)包，故障通常為相間短路，不會持續(xù)帶故障運行，因此極少發(fā)生因電纜或接頭故障引起的火災事故。交聯電纜則不同，其結構為單相屏蔽，電纜接頭也是按照逐層恢復的原則設計安裝，因此，當電纜或接頭發(fā)生故障時，故障接地電容電流因其放電通道短而不能自動息弧，持續(xù)放電將積蓄熱量引燃塑料絕緣及護層，繼而產生相間短路，從而發(fā)展成為電纜火災。調查分析3次電纜火災的故障過程，初始故障電纜單相接地持續(xù)時間均在十幾分鐘以上，繼而系統(tǒng)速斷保護動作，切除故障，但此時火勢已大，因此，相鄰回路的故障已再所難免。
　　2．電纜火災的防范措施
　　電纜火災的防范措施可按分為二類：預防性措施和防護性措施，防護性措施又可分故障限制型和損失限制型，現分述如下：
　�。�.１預防性措施目前國內采取的預防性措施主要有：
　　１）電力電纜線路的交接與預防性試驗，對橡塑電纜主要有電纜主絕緣直流耐壓試驗、電纜外護套絕緣電阻試驗、電纜內襯層絕緣電阻試驗、銅屏蔽層電阻和導體電阻比試驗及交叉互連系統(tǒng)試驗，上述方法中，直流耐壓試驗可以發(fā)現部分重大缺陷，通常只能提供電纜出現缺陷的早期信號，提示出現缺陷，但對PE/VPE電纜，試驗時可能對電纜絕緣造成損害，并且有時采用非常高的電壓水平也不能可靠地發(fā)現嚴重的薄弱點（如嚴重的水樹枝等）目前國外已開始使用VLF（甚低頻）－0.1Hz余弦方波電壓試驗，該試驗方法具有局放起始電壓低和通道增長速度高的特點，主要用于運行電纜老化試驗和分級、新設電纜的合閘交接試驗。
　�。玻╇娎|接頭的在線檢測及巡回檢測。電纜接頭在線檢測可及時可靠地發(fā)現故障前兆并及時采取措施，但有投資大，不能用于電纜突發(fā)故障及電纜本體故障的檢測，難以普及應用；人工巡回檢測適時性及可靠性均較低、工作量大。
　　2.2防護性措施及其特點
　　2.2.1故障限制型
　　１）選用阻火、阻燃電纜等特種電纜，在故障發(fā)生時限制故障的發(fā)展和破壞。投資大、影響散熱。
　�。玻┓阑鸢鼛А⒎阑鸲铝辖宇^盒局限性大，接頭盒散熱差。
　　2.2.2損失限制類。
　　１）防火涂料、投資大、影響散熱、施工工作量大。
　�。玻┓阑鸩酆锌上拗乒收弦l(fā)火災或抵卸外部火災。對電纜載流量影響最大，投資最大。
　�。常╇娎|防火墻：能阻斷區(qū)域火災的蔓延，減少損失。用作火災的后備防護。
　　分析上述防范措施特點可知，電纜火災的防范可根據需要及各類措施的特點綜合分析選�。阂�(guī)程規(guī)定的電纜交接及預防性試驗是必不可少的，可以此作為電纜故障的預防性措施；電纜防火墻的設置也是必須的，雖然該措施投資很少，但作為電纜火災的最終后備保護，仍是相當有效的；其它措施的選用則應根據電纜工程的特點、系統(tǒng)的重要性、措施的有效性和投資（性價比）予以確定。例如：處于易燃易爆場所中的電纜，置于電纜防火槽盒中防護（或涂刷防火涂料）可有效抵卸外部火災的損害。但是，因散熱條件惡化，電纜允許載流量明顯降低，電纜工程投資將加大；對較重要的電纜回路，選用電纜接頭在線檢測可有效預防接頭故障，但對電纜本體的故障無能為力；重要電纜回路選用阻燃電纜時，工程造價將提高10%~25%；如果說較大的投資對重要回路或特殊場所的電纜防火是必須的話，那么，一般性的電纜線路卻難以尋找到即經濟實用又簡便可靠的防火措施。為此，筆者提出“利用小電流接地選線系統(tǒng)實現電纜的故障限制，防止電纜火災的發(fā)生。”
　　3、延時切除接地電纜，防止電纜火災發(fā)生。
　　3.1電力系統(tǒng)中性點的接地方式主要有：
　　中性點直接接地、不接地、經消弧線圈（或電阻）接地。我國6~66KV中壓電力系統(tǒng)（不包括6~10KV直接連接發(fā)電機的系統(tǒng)），通常采取中性點不接地的方式運行，僅當單相接地故障電容電流較大時（見電力行業(yè)標準KL/T620-1977），才采用經消弧線圈或經低電阻接地方式。因此，國內工礦企業(yè)等大多數情況都運行于中性點不接地的方式，不設單相接地保護，允許線路在單相接地時帶故障運行，其目的主要是提高供電可靠性，這對于架空線路及有戶外終端頭的電纜線路等能夠自動消除單相接地故障的系統(tǒng)無疑是正確的。但是，對于兩端均在戶內的交聯電纜線路，絕大多數情況下其單相接地故障都是永久性的，此時如果仍按常規(guī)處理，單相接地故障必然會轉化為相間短路事故并因單相接地時的持續(xù)電弧作用引發(fā)電纜火災。
　　3.26~10KV線路的繼電保護配置現狀
　　目前6~10KV線路的繼電保護有：速斷保護、帶時限速斷保護、過電流保護、單相接地保護，設計時根據系統(tǒng)情況配置選用，目前6~10KV線路的繼電保護大多不設單相接地保護，通常僅設置小電流接地檢測裝置發(fā)出選線信號，因此，當電纜線路單相接地故障時，系統(tǒng)要等到發(fā)展為相間短路時，方可由速斷保護切除故障電纜。雖有些較新系統(tǒng)設有小電流接地微機選線裝置，但有些功能正常使用的不多，因此，線路發(fā)生接地故障時，通常不能及時發(fā)現，使電纜線路故障發(fā)展為相間短路引起電纜火災。
　　3.3及時切除故障電纜，防止電纜火災發(fā)生
　　由上述分析可知，中性點不接地或小電流接地運行方式的配電系統(tǒng)中，對全電纜饋電回路（尤其是2端均在室內的系統(tǒng)），系統(tǒng)帶單相接地故障運行對提高連續(xù)供電意義不大，相反，卻對系統(tǒng)的安全性帶來危脅并可能導致電纜火災發(fā)生，因此，在這種情況下，應根據系統(tǒng)運行方式、負荷類別等條件和要求，設置單相接地保護、利用小電流接地信號系統(tǒng)選線裝置、微機接地保護裝置等及時切除故障回路，對較重要回路可考慮在切除的同時，自投熱備用回路，以此可在基本不增加費用的情況下，確保電纜系統(tǒng)的安全并防止火災發(fā)生。對其它情況，由應從供電可靠性系統(tǒng)過電壓與絕緣配合、斷電保護要求、對通信信號系統(tǒng)的干擾及系統(tǒng)安全性等諸多方面綜合分析選定。當系統(tǒng)故障電容電流小，實施準確選線有困難時，可考慮改用經消弧線圈或電阻的接地方式，增加選線靈敏度，直接實施接地保護。
　　目前，國內推出一種“消弧及過電壓保護裝置（XHG）”，可在線路發(fā)生弧光接地時判斷并將故障相通過開關直接接地，延時滅弧后斷開開關，此時若電弧重燃，則系統(tǒng)閉鎖該相接地開關，發(fā)出選線信號。該裝置特別適合電纜與架空線混合的饋電線路。及時切除電纜接地故障的方法簡單易行，投資少，具有其它方法不可替代的優(yōu)點，與上述其它防火措施配合使用將更可靠地防止電纜火災發(fā)生，并由此取得可觀的經濟效益和社會效益
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