某化工廠電工值班人員巡視低壓配電室時(shí),發(fā)現(xiàn)電纜溝內(nèi)有一閃一閃的亮光,近前檢查又沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象,但當(dāng)其離開現(xiàn)場(chǎng)后,電纜溝內(nèi)爆炸起火,溝內(nèi)一百多根電纜全部燒毀。
事故原因電纜溝內(nèi)有堿液滲入,但未引起重視,雖然交聯(lián)聚乙烯電纜耐腐蝕但此電纜長(zhǎng)期和腐蝕性液體接觸,導(dǎo)致其外層絕緣破裂,當(dāng)遇到污水泵電機(jī)運(yùn)行時(shí)被燒毀而保護(hù)裝置未及時(shí)切斷電源,短路電流引起污水泵電機(jī)的電纜發(fā)熱,絕緣擊穿引起爆炸,使電纜溝內(nèi)的電纜全部燒毀。
同樣的事件在上海大學(xué)也發(fā)生過(guò)。通往留學(xué)生宿舍的三根埋地電纜由于其中一根絕緣受損而引起短路爆炸,爆炸時(shí)產(chǎn)生的熱量引起另外兩根埋地電纜同時(shí)絕緣受損而爆炸。
埋地敷設(shè)的
電纜,施工規(guī)范規(guī)定最小凈距為0.1m(GB50168-92),但往往受環(huán)境的限制,無(wú)法達(dá)到,但至少要有1d(d為電纜的外徑)的間距,目的是保證一根電纜出現(xiàn)故障時(shí)不殃及相鄰的電纜。但此條規(guī)定在電纜溝內(nèi)或橋架內(nèi)敷設(shè)電纜時(shí)被忽視,電纜不僅緊靠在一起敷設(shè)而且相互重疊2~3層在這種情況下,如果其中任何一根電纜發(fā)生短路爆炸,必然會(huì)使緊挨在一起的其它電纜也遭到同樣的結(jié)果。
莫斯科的奧斯坦金諾電視塔和法國(guó)的埃菲爾鐵塔的沖天大火,就是一根電纜短路殃及周圍電纜引起的。另外,我國(guó)寶鋼三臺(tái)轉(zhuǎn)爐同時(shí)停產(chǎn),也是敷設(shè)在一起的電纜短路引發(fā)的。
據(jù)筆者調(diào)查,目前的工程中,幾乎所有的電纜溝和橋架內(nèi)的電纜都是緊挨在一起敷設(shè)的,在這種情況下任何人都不能保證每一根電纜不發(fā)生短路事故;一旦其中一根電纜發(fā)生短路事故,后果將不堪設(shè)想。
針對(duì)如此嚴(yán)峻的情況,有些設(shè)計(jì)人員采取消極方法:降低電纜的載流量(最多只用到70%),但也無(wú)法阻止用戶因電氣設(shè)備增加而加大電纜的載流量,甚至用到滿負(fù)荷。即使用戶按設(shè)計(jì)規(guī)定使用電氣設(shè)備,使電纜在輕負(fù)荷狀態(tài)下工作,但只要電氣設(shè)備發(fā)生短路故障,電纜仍可能出現(xiàn)超負(fù)荷工作的情況。另一個(gè)方法是采用可靠廠家生產(chǎn)的保護(hù)裝置,一旦發(fā)生電纜過(guò)載或短路就自動(dòng)切斷電源,這在理論上是成立的,但不能保證保護(hù)裝置的工作一直是可靠的,任何電氣設(shè)備都有損壞的可能,火災(zāi)往往就發(fā)生在電氣裝置功能失效的情況下。
2 交聯(lián)聚乙烯電纜的水樹老化
交聯(lián)聚乙烯電纜因?yàn)榻^緣性能好,允許工作溫度高有較好的機(jī)械強(qiáng)度而受到設(shè)計(jì)施工人員的歡迎,但許多人不知道水樹老化會(huì)使電纜絕緣擊穿。
在電纜制造過(guò)程中,由外面侵入的極微量的水分在電纜絕緣層中是均勻分布的,但電纜投入使用后在電場(chǎng)的作用下,受到不均勻電場(chǎng)的吸引,產(chǎn)生極化遷移,逐漸積累而產(chǎn)生局部過(guò)飽和狀態(tài)形成水樹。電纜的絕緣層中只要同時(shí)存在水和電場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生水樹。水樹是直徑在0.1微米到幾微米充滿水的空隙集合。水樹和環(huán)境濕度也有關(guān),交聯(lián)聚乙烯電纜在65%以上的濕度環(huán)境中通電就可以產(chǎn)生水樹。上海電纜研究所的研究證明有CI離子、SO4離子或NO3離子的水,與同等條件下的自來(lái)水相比,水樹生長(zhǎng)速度要快3~4倍。水樹的存在直接影響到電纜的壽命。為了降低水樹的增長(zhǎng)速度,在地下水位較高及多雨的地區(qū),不宜采取埋地敷設(shè);在南方地區(qū)黃梅季節(jié)電纜溝內(nèi)容易結(jié)露,因此要有通內(nèi)措施;電纜的入口處應(yīng)有堵水措施,避免雨水流入電纜溝內(nèi);電纜溝應(yīng)有防滲漏措施和排水措施防止電纜溝內(nèi)積水。
由于交聯(lián)聚乙烯電纜有水樹老化現(xiàn)象,因此這種電纜不應(yīng)長(zhǎng)期在潮濕環(huán)境中使用,在施工時(shí)要嚴(yán)格防止潮氣侵入電纜芯內(nèi)部鋸斷的電纜端頭要及時(shí)密封。
3 電纜防火措施只能控制火災(zāi)不擴(kuò)大到另一區(qū)域
電纜防火措施有防火涂料和防火堵料兩種。當(dāng)電纜所處環(huán)境失火時(shí),涂在電纜表面的防火涂料受明火的烘烤而膨脹,減小了火焰對(duì)電纜的侵襲;防火堵料則用于樓層間孔洞的堵塞,當(dāng)電纜穿越樓板時(shí),剩余的孔隙用防火堵料堵塞,就可防止火焰從一個(gè)樓面孔洞竄到另一個(gè)樓面。
由防火涂料和防火堵料的作用可知:電纜的防火措施只是防止外界的火焰對(duì)電纜的侵襲,而對(duì)電纜本身的燃燒是起不到阻止作用的,因此,若認(rèn)為采用電纜防火涂料和防火堵料后可防止電纜失火的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。
從防火的角度電纜可分為三種:普通電纜、阻燃電纜和耐火電纜。
普通電纜的絕緣層和外皮在高溫下會(huì)燃燒,且不能自熄;阻燃電纜也會(huì)燃燒但在外部火焰離開后會(huì)自熄;耐火電纜有二個(gè)等級(jí):A類在1000℃之下可工作1.5h,B類850℃之下可工作1h,耐火電纜不會(huì)燃燒,但價(jià)格較貴,消防等不準(zhǔn)停電的配電場(chǎng)所要用耐火電纜。
任何一座高塔或高層建筑都不可能全部采用耐火電纜,在進(jìn)行建筑物的電氣設(shè)計(jì)時(shí)通常選用截面留有一定裕量的電纜,但投入使用后,使用者往往不顧設(shè)計(jì)容量,接入大量的電氣設(shè)備,而使電纜過(guò)載。更多的情況是,雖然電源的總?cè)萘孔銐?,但未能考慮三相平衡,以致一相過(guò)載也是常有之事。
由此可見(jiàn),當(dāng)電氣設(shè)備或線路發(fā)生故障后,電纜存在燃燒的危險(xiǎn)。
4 配電干線宜采用母線槽
用鋼殼母線槽取代電纜,可消除電纜著火后會(huì)引燃周圍可燃物的消防隱患。
采用空氣型或混合型母線槽,如果母線槽因過(guò)載或短路,母線的絕緣層著火,也不會(huì)引燃母線槽周圍的可燃物,但空氣型或混合型母線槽存在煙囪效應(yīng),高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi),空氣型或混合型母線槽會(huì)助長(zhǎng)煙氣火勢(shì)的蔓延。
采用密集絕緣母線槽可把煙囪效應(yīng)降得很低,但普通型母線槽不耐火,一旦發(fā)生火災(zāi),殃及母線槽會(huì)造成停電。韓國(guó)地鐵火災(zāi)造成的重大傷亡事故,主要是停電引起的。
普通母線槽不能防水,只要有一節(jié)母線槽進(jìn)水,母線槽就無(wú)法送電,而要在數(shù)十節(jié)母線槽中找出進(jìn)水母線槽,拆裝的工作量是極大的。上海浦江兩岸兩幢著名的高層建筑也曾發(fā)生過(guò)由于水進(jìn)入母線槽內(nèi)致使電纜無(wú)法送電的現(xiàn)象,后來(lái)把已安裝完畢的母線槽拆掉了1/3,才找到受潮的母線槽,造成了極大的重復(fù)施工。
鋼殼、云母絕緣的耐火型母線槽能耐火,但同樣怕水,即使施工中未進(jìn)水,一旦發(fā)生火災(zāi),消防水也會(huì)造成耐火母線槽短路而停電,耐火母線槽至少要具有防噴水的功能才有實(shí)用價(jià)值。
采用什么類型的母線槽,必須慎之又慎,不僅要選擇結(jié)構(gòu)好的產(chǎn)品,還要對(duì)制造廠有所了解。
選用母線槽時(shí)從質(zhì)量和性能角度要考慮如下幾點(diǎn):
(1)杜絕母線短路的可能性,確保電源不發(fā)生因母線故障而中斷;
(2)過(guò)載能力強(qiáng);
(3)阻燃并具有一定的耐火性能。
杰帝母線(上海)有限公司生產(chǎn)的JDR樹脂澆注無(wú)外殼全封閉母線槽,具有密集型和雙重絕緣母線槽的優(yōu)點(diǎn),母線間用絕緣性能十分優(yōu)良的樹脂作為絕緣體,其耐壓能力可達(dá)5000V以上;由于母線間隔一定的距離,母線間包括連接頭全部用樹脂澆注,因此即使母線存在毛刺,也不會(huì)頂破樹脂絕緣層發(fā)生短路,這種母線槽由于無(wú)外殼,因此也不會(huì)發(fā)生相地之間的短路。
由于全封閉,符合外殼防護(hù)等級(jí)IP68要求,潮氣不能進(jìn)入母線槽內(nèi),故這種母線槽允許長(zhǎng)期浸在水中,甚至在腐蝕環(huán)境中長(zhǎng)期使用。
這種母線槽采用的樹脂還能保證在低于零下50℃時(shí)不開裂,能經(jīng)受5J以上的抗沖擊力,因此無(wú)需金屬外殼。
杰帝母線通過(guò)了IEC60331規(guī)定的90分鐘燃燒試驗(yàn),因此,JDR樹脂澆注母線槽可作為耐火母線槽使用。JDR樹脂澆注全封閉母線槽具有耐火、防水、過(guò)載能力強(qiáng)、相間不短路等優(yōu)點(diǎn),因此受到廣大用戶的歡迎。