电力电缆的敷设和阻燃保护

2019-03-04 版权声明 举报文章

摘 要 电给社会生产和人们生活带来方便,也带来了火灾隐患。了解电力电缆的类型和结构,研究引发电气火灾发生的因素,提高电缆绝缘材料的耐火性,降低绝缘塑料燃烧产生的毒素,采取正确的电力电缆敷设方式,实施科学的阻燃措施,对保护生命安全,减少国家财产损失具有重要意义。

关键词 电力电缆;结构;材质;敷设方式;阻燃措施

中图分类号:TM726 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)03-0103-02

随着电能逐渐渗入我们的生活,由电引发的灾难也逐渐增加,据统计在过去十年发生的重大电气火灾中,因电气线路引发的火灾比例占到了将近一半。因此,进行电力电缆敷设方式和阻燃措施的研究,对保障人民生命安全,减少国家财产损失具有重要意义。

1 电力电缆的结构和材质

1)导体。导体是电缆传输电能的通道,它应该具有较高的导电性能和足够的机械强度,不容易被氧化和腐蚀,容易生产和连接等。常用的导电材料有铜、铝等金属,特殊情况下也用合金或其他金属,如铝镁硅合金等。

2)耐火层。耐火层包覆在导体表面,使用的主要材料是云母。云母具有良好的耐高温性、电气绝缘性,光滑富有弹性易加工,是极佳的耐火阻燃材料。

3)绝缘层。绝缘层用以将导体与相邻导体及保护层隔离,一般要求有较高的物理绝缘、防潮和耐热性能。电力电缆从绝缘层的材料类型可分为油浸纸绝缘电力电缆、塑料绝缘电力电缆和橡皮绝缘电力电缆。塑料绝缘电力电缆常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。橡皮绝缘电力电缆的绝缘层为橡胶加上各种调配剂,经过充分混炼后挤包在导电线芯上,经过加温硫化而成。常用作绝缘的胶料有天然胶-丁苯胶混合物,乙丙胶、丁基胶等。

4)屏蔽层。交变的电场和磁场是分不开的两种场,在运行的电力电缆周围必然存在着磁场,而这种磁场会对周边的电磁环境产生影响,会对其他的电子设备产生不良的干扰,因此在电力电缆中会设计屏蔽层。屏蔽层是用金属材料,主要有铜编织带、铝编织带、钢带等。在接线时通常会把屏蔽层接地,这样也可以在电缆芯线发生破损时提供电流通路,可以起到一定的保护作用,减小事故范围。

5)填充层。电缆的填充物起一定的绝缘作用,另外为了填满导线间的空隙,稳定电缆结构。填充层主要采用阻燃型非吸湿性聚丙烯(PP)网状撕裂膜,并采用阻燃玻璃布以重叠绕包的方式扎紧。

6)内护层。为了防止线芯绝缘层受机械损伤,需要在铠装层内侧包裹内护层。这还能使绝缘层不会与水、空气或其他物体触摸,避免绝缘层受潮绝缘度降低。最广泛采用的内护套为塑料、橡皮护套二种。

7)铠装层。铠装层通常使用金属带,比如钢带、铝带等,能增加电缆的机械强度,防碾压和外部机械损伤,也可以防老鼠等动物啃咬。此外,铠装层如果正确接地,也可以起到一定的屏蔽作用,还能够在电缆遭到雷击时起到保护作用。

8)外护层。电缆的外护套的主要作用是防护,所用的原料主要有塑料和橡胶,其中塑料类常用有聚氯乙烯、聚乙烯等。电缆的外护套不但可以提高电缆的绝缘水平,还可以保护电缆的内部各层,使电缆内部材质与外部环境隔离,稳固电缆的结构,提高电缆的延展性,提高电缆防化学腐蚀、防水浸人、阻止电缆燃烧等技术性能,从而扩展电缆的使用环境范围,减小了敷设难度。

2 电力电缆的敷设

1)电力电缆敷设的基本规定。电缆的类型和使用环境不同,应该遵循不同的规定,应该遵循便于敷设、方便维护、环境安全、成本最低的要求。

同一通道内的电缆数量比较多的情况下,同一侧的电力电缆应该分层架设,并且要按由高到低的电压等级顺序排列。单芯电力电缆用于交流电能输送时,要考虑电压相序的放置位置和不同相的电缆间的间距,要使得电缆的金属防护层感应电压不超过允许值标准,电缆的线径选择也要根据实际负荷的持续工作电流的大小确定。

明敷的电力电缆不应该平行敷设在热力管道的上部,除执行GB50289外,还应满足电缆与热力管道平行时间距应等于或大于1 m,交叉时间距应等于或大于0.5 m。

在隧道、沟槽、竖井、夹层等封闭式电力电缆通道中,不能有热力管道、易燃气体或易燃液体的管道穿越。电缆以及管或沟穿过墙或板的孔洞应用非可燃性材料封堵。

在有行人通过的各类建筑设施的路面或隧洞中,电缆不能敞露式敷设。

2)电力电缆的敷设方式。

①地下直埋敷设:直埋电缆虽然施工简单方便,但也要按严格的安全措施和技术工艺进行施工,否则会造成电缆的直接或间接损坏。施工前必须进行现场实地勘察,画好电缆走向图,尽量避开高温地段和带有化学物质的土壤。在城市中敷设还要考虑与其他线路及管道的允许距离,确保安全。电缆埋入地下的深度不应小于0.7 m,多条电缆应考虑不能重叠;②保护管敷设:保护管敷设比较安全可靠,能防止电缆受腐蚀性气体的侵蚀和机械损伤,更换方便。保护管主要有钢管和塑料管两大类。钢管主要是焊接管和电线管。塑料管种类较多,最常用的保护管有塑料玻璃钢复合管、MPP改性聚丙烯电力电缆保护管、塑合金电力电缆保护管等。这些保护管所使用的主要材料以聚乙烯树脂为原料,有聚氯乙烯、聚丙烯、氯化聚氯乙烯等;③构筑物敷设:电缆构筑物应该按照需要敷设的全部电缆的数量确定尺寸,构筑的空间应能满足方便敷设施工和巡视维护时人员活动的需要。电缆沟道内安装的支架层间距离应该留足,可以方便电缆敷设、固定和放置接头。若在一层放置多根电缆时,要考虑更换电缆或增设接头所需要的空间。隧道底部应设置纵向排水边沟。电缆沟的沟壁和盖板,应牢固耐用,能够承受一定重量和长久抵抗所处环境的侵蚀。隧道的安全孔间距在工业厂区或变电所内不宜大于75 m。在城市区域内,开挖式的隧道安全孔的间距不应大于200 m,对于非开挖式的隧道安全孔应综合考虑隧道的深度、敷设电缆种类数量和消防通风需要等因素合理设置;④水下敷设:水中电缆敷设环境特殊,为了保障电缆能稳定可靠运行,一般要求水流速度小、河底稳固、河岸耐冲刷的河段。电缆在水下敷设时应该把电缆埋在水底泥沙中,埋设深度在通航水道中,浅水区应大于0.5 m,深水航道应大于2 m,并需要添加覆盖以稳固保护。电缆不应敷设在码头、渡口、水工构筑物附近。单芯电缆在非通航河道且水流速度不超过1 m/s的河中,相同回路的线间距离不能小于0.5 m,不同回路的线间距离不能小于5 m。水下电缆的两岸,应设置醒目的警告标志。

3 电力电缆的防火阻燃措施

1)电力电缆的起火原因。电缆隧道内有杂物堆积,电缆的表面或电缆桥架上有较厚的灰尘,有可燃气体、可燃液体泄漏到隧道内等,在高温或明火引燃时,引发火情或爆炸。

电缆距离热源较近,或者长期超负荷运行,外部高温或电缆导线产生的热量造成电缆绝缘材料老化,导致绝缘性能下降,发生绝缘击穿,引起火情。

电缆在电缆敷设时防护层遭到损坏,或者电缆在运行中绝缘层受到机械损伤,引起电缆绝缘击穿。

电缆中间接头工艺不合格,线头压接不紧,焊接不牢,使接头逐渐发生氧化,接触电阻增大,使导线发热量增加,破坏了电缆的绝缘性能,造成绝缘击穿。电缆接头制作工艺不符合要求、表面积污或受损,潮气入浸,造成绝缘击穿,起火爆炸。电缆头瓷套管破裂或引出线的相间距离过小,导致发生闪络起火。

2)电缆绝缘材料燃烧产生的有害影响。电力电缆所使用的绝缘层都是些含有可燃性的橡胶、聚氯乙烯等有机化合物,这类的物质在燃烧时所产生的热量达19000 kJ/kg~46000 kJ/kg。而电缆绝缘层的熔点却远远低于这些数值,如聚氯乙烯塑料熔点仅为120℃。电弧的温度在1000℃~8000℃,一旦电缆出现放电现象将极易引燃绝缘物质。

绝缘材料的燃烧会产生大量的有毒、有害气体,诸如氯化氢、一氧化碳等,会造成人窒息、中毒,危及生命。卤化物气体经燃烧反应会生成强烈的酸雾,会对人、物、环境造成进一步伤害,还会造成电子设备受到强酸侵蚀,危害也相当大。

3)电力电缆的防火阻燃措施。参照相关标准合理选择电缆型号,科学规划避免超负荷运行。严格把关电缆头的制作质量,防止电缆头受潮或达不到绝缘要求。按规范进行周期性电缆和回路中断路器及开关的测试,及早消除隐患。电缆沟要保持干燥,防止积水,避免电缆受潮,造成绝缘降低,引起短路。定期排除电缆上的积尘,防止所积粉尘自燃引起电缆着火。电缆敷设时要符合相关规定。配备必要的灭火器材、安全用具等,制定合理科学的应急预案。

用耐火材料封堵电缆在穿过墙壁、盘底、竖井时的孔洞,防止电缆着火时,高温烟气扩散和伸张造成火灾面扩大。在电缆层间设置耐热隔火板,防止电缆层间窜燃。在电缆通道设置分段隔墙和防火门,防止电缆窜燃,扩大火情。

4)阻燃电缆的发展前景。近年来,随着高层建筑的高度和数量不断增加,安全需求也随之提高,新建设的大楼基本都采用了新型的阻燃耐火型电缆,这些电缆主要是使用氟塑料来替代含氢的塑料,利用其耐高温和不延燃等特性来减少火灾隐患。还有高温超导电缆,其电能输送能力超过普通电缆3至5倍,损耗低重量轻,特别是没有火灾隐患,可广泛应用于短距离的电能传输场合。

4 总结

总之,我们的生产和生活越来越多的依赖于电能,在越来越庞大的电力传输网络中使用阻燃耐火的环保型电缆,对防火安全和绿色环保具有重要的作用和推广意义。

参考文献

[1]白玉岷.电缆的安装敷设及运行维护[M].机械工业出版社,2011.

[2]GB50217-2007 电力工程电缆设计规范[S].人民出版社,2008.

作者简介

吴启卫(1978-),男,河南邓州人,工程师,研究方向:输变电。

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