李 博，張超君，孔凡偉，張 彪，高 翔

(1.國網(wǎng)河北省電力公司，河北 石家莊 050021；2.國網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電公司，河北石家莊 050051；3.國網(wǎng)河北省電力公司保定供電公司，河北 保定 071051)

雷擊引發(fā)的變電站通信設備火災事故分析

李 博1，張超君2，孔凡偉1，張 彪3，高 翔3

(1.國網(wǎng)河北省電力公司，河北 石家莊 050021；2.國網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電公司，河北石家莊 050051；3.國網(wǎng)河北省電力公司保定供電公司，河北 保定 071051)

分析了一起由于雷擊造成變電站通信蓄電池電纜擊穿短路而引發(fā)的火災事故，針對暴露出的管理問題，提出了開展專項隱患排查及整治、加強通信監(jiān)測系統(tǒng)建設等防范措施，以改善變電站通信設備的管理，確保其安全穩(wěn)定運行。

雷擊；變電站；通信設備；火災事故

0 引言

變電站通信用電源一般由48 V充電機和蓄電池組構成，由于其電壓低、電流大，實際連接電纜截面較大，一旦發(fā)生短路故障將會釋放出大量熱能，容易引發(fā)火災事故。但在實際生產(chǎn)中，由于通信用蓄電池組的電壓低、接線簡單，往往導致運維人員對蓄電池電纜的防雷、防火工作重視程度不夠，日常疏于維護和管理，因而埋下了事故隱患。

1 事故經(jīng)過

220 kV某變電站共有2個通信機房，發(fā)生故障的微波樓通信機房為第一通信機房，主控樓1層設置有第二通信機房，故障前2個機房通信設備均運行正常。2013-06-07T7：00，該220 kV站所在地出現(xiàn)雷電大雨天氣。

07：30，站內(nèi)值班員看到一球型閃光在微波塔下部電纜托架附近一閃即逝。

08：10，一聲強雷之后，該站主控室照明、監(jiān)控機、管理機等設備短時失去電源。經(jīng)查為監(jiān)控臺內(nèi)的空開跳閘。

08：20，該站火災報警裝置發(fā)出報警信號，值班員隨即到樓下查看，發(fā)現(xiàn)微波樓2樓東側有煙冒出，進入微波樓內(nèi)，發(fā)現(xiàn)煙霧太大。值班員取戴上防毒面具后，進入微波樓2樓查看，發(fā)現(xiàn)樓內(nèi)煙霧很濃，房間東南角處有較大火光，并伴有“噼啪”的放電聲，溫度很高，無法靠近。值班員在門口處用干粉滅火器對準火焰進行噴射，但由于距離較遠，干粉不能噴射到火焰處，滅火效果不明顯。值班員隨即斷開低壓室內(nèi)低壓屏上通往微波樓的所有交流電源，立即報火警119，同時報告公司運維工區(qū)領導，啟動消防應急預案。

10：20，火勢得到控制，現(xiàn)場已無明火，消防人員隨后趕到，進行徹底滅火。

2 事故原因分析

2.1 現(xiàn)場檢查情況

事故發(fā)生后，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，豎井內(nèi)蓄電池負極電纜被燒毀(燒斷成4段)，且斷點處均已被燒熔，而豎井內(nèi)其他線纜銅芯沒有此現(xiàn)象，只是表面發(fā)生氧化。另外，檢查與通信線纜連接的通信設備均未損壞。綜合事故當日天氣狀況、值班員現(xiàn)場所見及后續(xù)現(xiàn)場實地檢查情況，可以確定起火點位于該變電站微波樓2樓電纜豎井與地面交界位置。

2.2 原因分析

該變電站處于平原地區(qū)，微波塔接地裝置與通信樓接地網(wǎng)連為一體，當年5月實測接地電阻值0.62 Ω，符合相關標準(不大于5 Ω)要求，天饋線等通信線纜外金屬層或屏蔽層均已按規(guī)程要求接地。起火點所在電纜豎井內(nèi)敷設了交流電纜、直流電纜、音頻電纜和光纜等，有直接接地的金屬支架，該金屬支架與微波塔天饋線金屬橋架連通，在1樓電纜溝處與接地網(wǎng)相連，電纜溝內(nèi)接地網(wǎng)與微波塔接地網(wǎng)為同一接地網(wǎng)，且獨立于變電站接地網(wǎng)。

由于與通信線纜連接的通信設備均未損壞，因此可排除雷擊微波塔后，引起地電位升高，造成設備及線纜絕緣損壞而起火的原因。

由于以下原因：

(1) 光纜為不導電物質(zhì)；

(2) 交流電纜外具備鎧甲，且兩端直接接地；

(3) 通信線纜屏蔽層也按規(guī)程要求接地；

(4) 蓄電池電纜1×50 mm2銅質(zhì)線纜，線芯外部只有約1.5 mm絕緣層，沒有金屬屏蔽層；

(5) 現(xiàn)場檢查除燒毀的蓄電池負極電纜外；其他線纜銅芯沒有燒毀現(xiàn)象，只是表面發(fā)生氧化；

(6) 電纜外皮燃燒的溫度相對較低，不能使銅融化。因此從斷點被燒熔的現(xiàn)象看，應該是雷擊短路放電時電弧產(chǎn)生的高溫所致。

綜上所述，判斷該變電站微波塔遭雷擊后，部分雷電流經(jīng)電纜托架入地，在蓄電池電纜中引起感應過電壓，造成電纜絕緣薄弱位置擊穿，引發(fā)放電，進而發(fā)展成電纜外皮燃燒起火。這是造成此次故障的直接原因。

2.3 事故過程還原

雷擊微波塔后，雷電流一部分沿微波塔塔身入地(雷擊電流走向見圖1)，另一部分沿“天饋線金屬橋架—豎井金屬支架”入地。由于光纜為不導電物質(zhì)，不能產(chǎn)生感應電壓；交流電纜外鎧甲兩端接地，具有屏蔽作用，所以線芯中不會產(chǎn)生感應過電壓，因此沿金屬支架入地的雷擊電流，在豎井內(nèi)無接地金屬屏蔽層的蓄電池電纜金屬線芯中，產(chǎn)生較高的感應過電壓，導致絕緣層對地擊穿。

圖1 雷電流走向示意

故障后交流電源空開跳閘，交流電源不能持續(xù)為故障點提供能量。而直流回路蓄電池(48 V，正極接地)電纜為非屏蔽電纜，只有1層絕緣，正極回路電纜直接接地不會產(chǎn)生感應過電壓，負極回路電纜在感應過電壓作用下，外絕緣層絕緣薄弱點對地擊穿，從而引起蓄電池正負極之間的短路。且蓄電池布置在2層，蓄電池保險布置在1層充電機屏內(nèi)，在電纜豎井內(nèi)敷設的蓄電池電纜未經(jīng)過保險，因此，在充電機屏交流電源跳開后，蓄電池組作為電源能夠持續(xù)為故障點提供短路電流，故障點電纜外皮在持續(xù)的短路電流發(fā)熱作用下起火，繼而引燃豎井內(nèi)其他線纜。

3 暴露出的管理問題

(1) 該220 kV站微波樓通信機房于1980年投運，當時直流電纜未采用鎧裝屏蔽阻燃電纜，不滿足現(xiàn)行設計標準要求。微波饋線室外引入橋架未在進入微波機房前接地，雖然2010年時的規(guī)程對此無要求，但不符合GB 50689—2011《通信局(站)的防雷與接地工程設計規(guī)范》(2012年5月1日起實施)的要求，導致微波塔遭受雷擊后通過橋架引入雷電波，造成短路起火。

(2) 通信機房的線纜布置不規(guī)范，電纜所在豎井封堵不合格。敞開式走線架上的強、弱電纜未分離，光纜與動力電纜未分溝敷設，共用一條電纜溝引入微波樓，沒有第2光纜路徑。并且電纜豎井無隔離擋板，電纜直接外露，內(nèi)部敷設的光纜、電纜數(shù)量太多，造成電纜及光纜間存在縫隙封堵不嚴密，導致火勢自2層向1層和3層蔓延，造成事故范圍擴大。

(3) 通信監(jiān)控系統(tǒng)不完善。該站通信監(jiān)控系統(tǒng)于1998年投入運行，微波樓1，2層的通信監(jiān)測系統(tǒng)無煙感探頭，且未安裝視頻監(jiān)控攝像頭，造成通信監(jiān)控人員無法及時發(fā)現(xiàn)起火。

(4) 該站內(nèi)通信專業(yè)基礎資料不全，對現(xiàn)場搶修造成一定延誤。

4 防范措施

(1) 開展專項隱患排查及整治。將該公司所轄的其他裝有微波設備的變電站通信直流電纜全部更換為鎧裝屏蔽阻燃電纜；對連接微波塔的通信機房接地電阻進行檢查復測，發(fā)現(xiàn)接地電阻超標的，立即進行降阻處理。根據(jù)GB 50689—2011《通信局(站)的防雷與接地工程設計規(guī)范》的要求，對該公司所有微波機房進行橋架部分接地整改，將室外橋架與室內(nèi)走線架物理隔離。室外走線架始、末兩端均應做接地連接，室內(nèi)走線架在室內(nèi)接地。微波站接地網(wǎng)設計規(guī)范如圖2所示。

圖2 微波站接地網(wǎng)示意

(2) 對獨立通信機房的電纜豎井進行全面檢查，核實各類線纜路徑及溝道，電纜豎井加裝隔離擋板，避免電纜直接外露。排查防火封堵是否合格，防火涂料涂刷是否良好，徹底消除豎井封堵不合格隱患，全面提升設備防火能力。制定開通第2光纜路徑方案，避免與一次動力電纜同溝(架)布放，確保光纜運行滿足規(guī)程要求。

(3) 加強信息通信監(jiān)測系統(tǒng)建設，增加通信交流配電室和蓄電池室的視頻監(jiān)控，不斷完善通信監(jiān)控、監(jiān)測功能，保證區(qū)域全面覆蓋，做到監(jiān)控無遺漏、監(jiān)測無死角。

(4) 開展通信專業(yè)基礎資料、設備臺帳核查整理工作，規(guī)范基礎資料獲取流程，實現(xiàn)規(guī)范化管理，確保專業(yè)臺帳與現(xiàn)場實際情況完全吻合，提升檢修、搶修效率。

5 結束語

針對一起由雷擊造成變電站通信蓄電池電纜擊穿短路而引發(fā)的火災事故進行了詳細分析，還原了事故經(jīng)過，剖析了事故暴露出的問題，并提出了防范措施，給今后變電站通信接地管理、低壓交直流電纜防雷、站內(nèi)防火管理等工作提供一定的參考。

1 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50689—2011通信局(站)防雷與接地工程設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2012.

2016-04-27。

李 博(1982-)，男，高級工程師，主要從事安全監(jiān)督管理工作，email：dovebob@126.com。

張超君(1982-)，女，高級工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)度自動化管理工作和人力資源管理工作。

孔凡偉(1981-)，男，工程師，主要從事安全監(jiān)督管理工作。

張 彪(1981-)，男，工程師，主要從事安全監(jiān)督管理工作。

高 翔(1975-)，男，高級工程師，主要從事安全監(jiān)督管理相關工作。