火电厂电缆着火事故分析及预防

火电厂电缆着火事故分析及预防

刘杨

大唐长春第二热电有限责任公司  吉林长春  130031

摘要：从设计、施工、维护管理等方面对电缆着火原因进行分析，提出防范措施，降低电缆着火几率。通过采用合理有效的管控措施和防火技术，可以有效预防电缆着火事故发生，保证设备安全运行。

关键词：电缆着火；特性；原因分析；防火措施；火灾预警

0引言

随着火力发电厂机组容量不断增大，自动化水平逐步提高，电缆使用量也越来越多。据有关资料显示，一台200MW发电机组，各类电缆长达200～300千米。由于电缆长度增加，其火灾事故发生几率也相应增加。近年来电缆火灾事故频发，由于防火措施不完善，着火后蔓延很快，火势凶猛，难以扑灭。火力发电厂一旦发生电缆火灾，将造成严重损失，不但直接烧损了大量的电缆和设备，而且停电修复时间很长，严重影响了工业生产和居民生活用电。据有关部门统计，在我国发生的多次电缆火灾事故中直接和间接损失巨大。目前在建和运行中的火力发电厂，使用的操作、控制、信号、动力电缆大幅度增加，大多仍采用易燃电缆，电缆防火问题尤为突出。

1电缆着火的危害

电缆是由导电芯线裹以绝缘层，外加金属或非金属防护层而成。绝缘层主要包括油浸绝缘层、橡胶绝缘层、塑料绝缘层和无机绝缘层4种，由纸、布、面纱、塑料、橡胶等可燃材料组成。一般情况下，电缆是以爆炸形式起火燃烧，电缆着火后，火势顺着电缆线呈线性燃烧，如果有多层电缆或电缆交叉叠放，就会形成立体燃烧，火势更快。一旦电缆爆燃，即使断电，火势也很难控制。

受空间限制，火电厂电缆一般都敷设在电缆沟和电缆夹层内，电缆沟上用盖板覆盖。电缆沟常常存在虹吸效应，一旦电缆着火后，燃烧速度快，甚至烧毁同沟敷设的其他高压电缆、低压电缆、光缆等，造成突发停电。电缆接续工艺复杂，抢修时间长，对设备运行造成严重隐患，造成的直接和间接损失巨大，严重时引发全厂停电事故，甚至造成人员伤亡。

2019年某电厂发生高压电缆着火事故，导致机组被迫停运。经分析查证，该机组5号热网水泵一次电缆油纸绝缘层老化，绝缘性能降低，发生短路故障着火，造成电缆沟局部火灾，烧损大量电缆。

由电缆故障引起的火灾导致大面积的电缆烧损而被迫停机，短时间内无法恢复生产，从而造成重大经济损失。通过事故的分析，动力电缆为油浸纸绝缘铝芯电缆，已经运行近30年，存在长期运行绝缘老化隐患，且油浸纸绝缘电缆存在易燃问题，虽然电厂采取了涂刷防火涂料、加强测温频次等措施，未能及时安排计划更换，隐患始终未得到根本解决。

2 电缆着火的特性

火灾中电线电缆的主要特性有：火灾温度一般在800℃～1000℃，在火灾情况下，导线电缆会很快失去绝缘能力，进而引发短路等次生电气事故，造成更大的损失；导线电缆在规定的允许载流量下有较大的过载能力；短路状态下，导线电缆会在瞬间引起绝缘材料熔化、燃烧，并引燃周围可燃物。

电缆燃烧过程：橡皮和塑料绝缘电线电缆，其燃烧过程为：冷态起燃→自身延燃→火焰熄灭。

在加热阶段，高聚物由于受热而温度上升，机械强度降低，继而软化，变成粘稠的类似胶状物质，分子间的键断裂而解聚。在缺氧情况下的解聚，不会起燃。当高聚物由于受热分解，所产生的可燃烧气体与空气混合到达可燃浓度范围时，即发生着火，并由其产生的燃烧热使气体、液体和固体物的温度上升，燃烧得以维持。电缆敷设成束地架设在线架上电线、电缆使用的绝缘层都是些具有可燃性的橡胶、聚氯乙烯等碳氯高分子有机化合物质；电线、电缆的铜芯熔点约在1038℃，事故中产生的烟雾大，难以观察到着火源，事故处理十分困难。

3 电缆着火原因分析

电缆着火的原因可归纳为两个方面。一是由于电缆本身原因。如过负荷及短路电流长时间作用下，电缆绝缘老化着火、电缆接头接触不良局部发热导致着火：电缆中间接头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，长期运行造成的电缆头过热烧穿绝缘。二是外部因素。如含油设备的漏油着火波及电缆，外力破坏失火，电缆沟散热防火措施不当等。

3.1 电缆接续工艺差

通过多次事故分析发现，电缆沟内火灾的发生主要原因是由于动力电缆接头制作质量不良。施工时期，部分电缆技工技能水平不高，工艺操作不够严谨，操作时未有效清理施工过程中的杂质和污垢，造成接头制作质量不良、压接不紧、各绝缘套管中管与管之间有空气，从而导致电缆和相关附件界面接触不良，接触电阻过大。电缆长期运行或受高电压、大电流的冲击后，绝缘发生不同程度的老化，绝缘层在运行中被击穿而产生电弧，最终导致电缆爆炸着火。

3.2电缆敷设不符合标准

电缆敷设时，未严格按国家规程、操作规范和工艺施工，出现敷设不整齐、任意交叉、敷设间距不够等问题；电缆沟布置不合理，存在动力电缆、控制电缆未分层敷设问题。此外，电缆敷设过程中，接地线焊接不牢，接触不良，阻值偏大，导致电缆接地故障电流比正常短路电流小，发生接地或短路故障时，继电保护未动作，也会引起电缆过流致使电缆过热自燃。

3.3电缆绝缘层破坏

未严格按操作规程和工艺要求施工，在电缆敷设时，由于刮、碰、压、扭而使电缆外护层损伤，半导电颗粒和沙土粒也有可能嵌入绝缘中，进水受潮，在运行时绝缘层有可能被击穿产生电弧，引起燃烧。

3.4 运行维护不力

由于电力电缆巡检制度不完善或者执行过程存在偏差，电缆运行多年未进行预防性检测，火灾隐患不能及时发现排除。部分电缆长期满负荷或经常超负荷运行，使温升过高。由于操作人员误操作或违章操作引起短路或过负荷使电缆发热量成倍增加，引发绝缘、损坏击穿而起火，运行管理不当引发火灾。

4 电缆防火措施

树立预防为主、防消结合的方针，提前防范，从根本上防止电缆火灾事故发生，将电缆着火事故及损失降到最低。

一是在设计时，根据负载合理选择电缆，对高压三相均衡分布载荷，电缆容量尽可能留有余地。优先采用耐火电缆和阻燃电缆。二是加强对电缆头制作质量管理，严控电缆头制作材料和工艺质量。在电缆终端头、中间接头应有防火阻隔措施，以保证万一电缆着火不会引燃相邻的电缆。三是电缆布放要严格按照国家规范要求，分层布放，严禁交叉，敷设时严禁破坏电缆绝缘。一次、二次电缆应分别敷设在不同的电缆沟内，沟内通风、散热情况要良好，并远离高温物体。四是在电缆表面涂上阻燃剂或耐火添加剂。在燃烧反应的热作用下，位于凝聚相的阻燃剂分解吸热，使凝聚相内温度上升减慢，延缓材料的热分解速度；阻燃剂受热分解后，释放出连锁反应自由基阻断剂，使火焰、连锁反应的分支中断，减缓气相反应速度。五是开展好高压电缆试验，严格试验周期及试验标准。定期对电缆所连接的开关及保护装置进行校验，确保其起到过流过压保护作用。并定期对试验数据进行比较和分析，判断电缆是否符合继续运行的条件要求。六是加强电缆线路的巡视，及时清理电缆沟内、盖板上堆积的杂物，及时清除电缆及周围的积油、积粉、积水，保持电缆沟通风。七是安装感温测温预警系统。

只要采用合格的防火材料和阻燃电缆，严格按照设计要求，按工艺标准施工，合理布局，做好实施监测，就能大大地减少电缆着火事故，减少生命财产损失，保证火电厂安全稳定运行。

5结论

电缆着火影响范围大，恢复周期长，必须引起高度重视。火电厂应配置电缆火灾自动报警装置，完善防火隔断措施，增大灭火弹密度，火灾时能实现防火阻断作用。另外，还需要配备灭火器材、空气呼吸器以及防毒面具等防护设施，保证救援时人身安全。从电缆路径设计、铺设方式、选材及其工艺等方面做出防控措施从而使电缆着火几率降低。当电缆着火时，工作人员通过加装的监控系统和预警系统及时准确判断出着火点，第一时间采取有效措施从而减少设备损坏和经济损失。

作者简介：刘杨（1989—  ），男，研究生，工程师，从事火力发电厂生产经营管理工作。