采用電纜作為配電干線需注意的事項(xiàng)
某化工廠電工值班人員巡視低壓配電室時,發(fā)現(xiàn)電纜溝內(nèi)有一閃一閃的亮光,近前檢查又沒有發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象,但當(dāng)其離開現(xiàn)場后,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)行時被燒毀而保護(hù)裝置未及時切斷電源,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。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,爆炸時產(chǎn)生的熱量引起另外兩根埋地電纜同時絕緣受損而爆炸。
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,我國寶鋼三臺轉(zhuǎn)爐同時停產(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。
針對如此嚴(yán)峻的情況,有些設(shè)計人員采取消極方法: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)生電纜過載或短路就自動切斷電源,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)計施工人員的歡迎,但許多人不知道水樹老化會使電纜絕緣擊穿。
在電纜制造過程中,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的作用下,受到不均勻電場的吸引,產(chǎn)生極化遷移,逐漸積累而產(chǎn)生局部過飽和狀態(tài)形成水樹。電纜的絕緣層中只要同時存在水和電場就會產(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水相比,水樹生長速度要快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)長期在潮濕環(huán)境中使用,在施工時要嚴(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,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,剩余的孔隙用防火堵料堵塞,就可防止火焰從一個樓面孔洞竄到另一個樓面。
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電纜的侵襲,而對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燃燒,且不能自熄;阻燃電纜也會燃燒但在外部火焰離開后會自熄;耐火電纜有二個等級:A類在1000℃之下可工作1.5h,B類850℃之下可工作1h,耐火電纜不會燃燒,但價格較貴,消防等不準(zhǔn)停電的配電場所要用耐火電纜。
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)計時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)計容量,接入大量的電氣設(shè)備,而使電纜過載。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,以致一相過載也是常有之事。
由此可見,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。
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,如果母線槽因過載或短路,母線的絕緣層著火,也不會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助長煙氣火勢的蔓延。
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),殃及母線槽會造成停電。韓國地鐵火災(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)生過由于水進(jìn)入母線槽內(nèi)致使電纜無法送電的現(xiàn)象,后來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,還要對制造廠有所了解。
選用母線槽時從質(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,也不會頂破樹脂絕緣層發(fā)生短路,這種母線槽由于無外殼,因此也不會發(fā)生相地之間的短路。
由于全封閉,符合外殼防護(hù)等級IP68要求,潮氣不能進(jìn)入母線槽內(nèi),故這種母線槽允許長期浸在水中,甚至在腐蝕環(huán)境中長期使用。
這種母線槽采用的樹脂還能保證在低于零下50℃時不開裂,能經(jīng)受5J以上的抗沖擊力,因此無需金屬外殼。
杰帝母線通過了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。
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