摘 要：變電站電纜通往全站各處的電力設(shè)備，是變電站的“血管”，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)造成電力中斷，威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還可能造成重大的財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)影響?，F(xiàn)根據(jù)變電站常見的電纜溝電纜敷設(shè)方式，分析其構(gòu)造及特點(diǎn)，研究一種變電站電纜溝蓋板防火護(hù)罩，通過“導(dǎo)油槽+坡度”的設(shè)計(jì)配合，能有效阻止變電站電力設(shè)備發(fā)生火災(zāi)時(shí)燃燒物落入電纜溝致使電纜著火，防止事故范圍擴(kuò)大，從而提高變電站的運(yùn)行可靠性。

關(guān)鍵詞：變電站；電纜溝；蓋板；防火護(hù)罩

中圖分類號(hào)：TM75" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2023）14-0014-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.14.003

0" " 引言

變電站電纜溝是用于鋪設(shè)站用電纜的地下溝道，電纜溝既是搭載電纜的主要走廊，也起到了保護(hù)電纜的作用。變電站電纜溝內(nèi)布置有各種型號(hào)的380 V動(dòng)力電纜和控制電纜，是站用電源設(shè)備的延伸和重要組成部分，電纜溝內(nèi)站用電纜的安全運(yùn)行對(duì)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)《電纜通道防火技術(shù)要求》，靠近充油設(shè)備的電纜溝，應(yīng)設(shè)有防火阻燃的措施，蓋板應(yīng)該封堵。傳統(tǒng)的電纜溝蓋板未在靠近充油設(shè)備的部位設(shè)計(jì)阻燃措施，致使火災(zāi)時(shí)燃燒物可能從蓋板邊沿或蓋板上孔洞處跌落至電纜溝內(nèi)，一旦火勢(shì)蔓延到電纜溝內(nèi)，將造成站用電纜受損，進(jìn)而導(dǎo)致保護(hù)及自動(dòng)化裝置的誤動(dòng)，擴(kuò)大事故范圍，風(fēng)險(xiǎn)巨大。

1" " 變電站電纜溝敷設(shè)現(xiàn)狀分析

1.1" " 變電站電纜敷設(shè)方式

電纜敷設(shè)是現(xiàn)今變電站內(nèi)常見的走線方式，指的是電力運(yùn)輸過程中到達(dá)配電箱之前進(jìn)行的走線方式連接[1]。不同的電力工程會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的電纜敷設(shè)方式，一般而言，電纜的敷設(shè)方式分為兩種，分別是直接敷設(shè)和有保護(hù)物敷設(shè)。

1）直接敷設(shè)：電纜直接裸露敷設(shè)在場(chǎng)地上。

2）有保護(hù)物敷設(shè)：也分為穿管敷設(shè)、槽盒覆蓋敷設(shè)、電纜溝敷設(shè)、層架支持敷設(shè)和隧道敷設(shè)等。

直接敷設(shè)是比較老舊的方式，敷設(shè)工程量較小，但存在著較大的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和損壞隱患，不符合相關(guān)規(guī)程要求，絕大多數(shù)都已經(jīng)進(jìn)行了改造。新的變電站電力工程基本采用有保護(hù)物敷設(shè)方式，其中，電纜溝敷設(shè)方式應(yīng)用最為廣泛。

1.2" " 變電站電纜溝電纜火災(zāi)影響

變電站電纜溝是用于鋪設(shè)站用電纜的地下溝道，由蓋板、溝道和電纜支架組成。電纜溝溝道狹長(zhǎng)，而目前投入運(yùn)行的電纜大多采用聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、天然橡膠等材料作為絕緣材料，這些材料的氧指數(shù)都在19或以下，一般300～400 ℃即能引燃，且發(fā)熱量大于同等重量的煤炭，一旦著火，影響甚廣。

一方面，電纜溝中電纜一般采用分層成束的方式敷設(shè)，比較集中，一旦著火燃燒，火情就會(huì)蔓延到鄰近的電纜，甚至造成更大面積的電纜燃燒。另一方面，電纜相互供給燃燒質(zhì)會(huì)造成大面積高溫，且不會(huì)自行熄滅，燃燒的變壓器油和電纜自身延燃的相互作用會(huì)加速火勢(shì)沿電纜溝方向快速移動(dòng)蔓延，造成更大區(qū)域的火災(zāi)事故。除此之外，電纜著火后會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙和氯化氫有毒氣體，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，而且對(duì)人體有害，導(dǎo)致滅火條件惡劣，撲救難度大，容易造成人員傷亡。與架空線路相比，電纜搶修時(shí)間長(zhǎng)、工藝復(fù)雜，復(fù)電所需時(shí)間也相對(duì)更長(zhǎng)[2-3]。

1.3" " 變電站電纜溝蓋板研究現(xiàn)狀

有些變電站采用復(fù)合式電纜溝蓋板，由上蓋體、下蓋體及連接件組成，可及時(shí)引流電纜溝蓋板上流體。如圖1所示，上蓋體均勻開設(shè)多個(gè)通槽，并且在通槽內(nèi)安裝過濾網(wǎng)，下蓋體通過側(cè)板與上蓋體連接，中間形成空腔。下蓋體的頂面中間高、兩端低，可引導(dǎo)液體流至兩端，然后排出。相鄰兩蓋板間通過L型掛板連接，掛板內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角處圓弧過渡，便于多個(gè)蓋板設(shè)置后連接固定。但考慮到在無人值守變電站，維護(hù)頻率固定，日積月累，濾網(wǎng)口容易積污、堵塞，而且在火災(zāi)時(shí)，燃燒的油流入空腔，在局部燃燒膨脹，容易引發(fā)爆炸進(jìn)而破壞蓋板，復(fù)合式電纜溝蓋板存在一定的局限性。

還有變電站采用改進(jìn)型防油水電纜溝蓋板，這種蓋板是矩形帶金屬邊框的鋼筋混凝土構(gòu)件，長(zhǎng)邊為一對(duì)對(duì)稱U型邊，U型邊的較低一側(cè)高度不小于電纜溝蓋板厚度的1/2，該電纜溝蓋板的四邊包邊留出U型排水溝，焊接成一個(gè)整體包邊邊框，整體邊框與內(nèi)部鋼筋混凝土的鋼筋焊接，如圖2所示。相鄰的兩蓋板通過U型邊正放、反放搭接，形成排水溝，如圖3所示。但是改進(jìn)型防油水電纜溝蓋板無法對(duì)停留在電纜溝蓋板上方的流體起到及時(shí)引流的作用，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，燃燒的流體依然會(huì)對(duì)電纜溝內(nèi)電纜造成威脅。

2" " 事件回顧與分析

2.1" " 事件回顧

2022年8月，天氣多云轉(zhuǎn)陣雨，某變電站#2主變壓器B相變中套管空氣側(cè)發(fā)生一次對(duì)地放電，并引發(fā)火災(zāi)，#2主變壓器本體輕瓦斯、本體重瓦斯、有載重瓦斯動(dòng)作。

隨后，#2主變壓器流出的絕緣油流至地面繼續(xù)燃燒，部分絕緣油流至臨近的電纜溝，由于電纜溝蓋板并未完全密封，而且與#2主變壓器相鄰的#3主變壓器電纜與#2主變壓器電纜采用同溝敷設(shè)的方式，燃燒物順著電纜溝的方向快速移動(dòng)、蔓延，致使#3主變壓器本體至控制室的電纜受損，導(dǎo)致#3主變壓器本體重瓦斯、有載重瓦斯動(dòng)作，跳開#3主變壓器三側(cè)開關(guān)，事故范圍擴(kuò)大。

2.2" " 事件前后運(yùn)行方式

該變電站共有#1、#2、#3三臺(tái)主變，并列運(yùn)行，如圖4所示。

220 kV設(shè)備運(yùn)行方式：#1主變變高2201開關(guān)、#2主變變高2202開關(guān)運(yùn)行于220 kV 1M母線，#3主變變高2203開關(guān)運(yùn)行于220 kV 2M母線，220 kV母聯(lián)2012開關(guān)運(yùn)行。

110 kV設(shè)備運(yùn)行方式：#1主變變中101開關(guān)、#2主變變中102開關(guān)運(yùn)行于110 kV 1M母線，#3主變變中103開關(guān)運(yùn)行于110 kV 2M母線，110 kV母聯(lián)100開關(guān)運(yùn)行。

10 kV設(shè)備運(yùn)行方式：#1主變變低501開關(guān)供10 kV 1M母線，#2主變變低502開關(guān)供10 kV 2M母線，#3主變變低503開關(guān)供10 kV 5M母線，#3主變變低513開關(guān)供10 kV 6M母線，10 kV #1母聯(lián)500、10 kV #2母聯(lián)550開關(guān)熱備用。

事件發(fā)生后，#1主變運(yùn)行，#2主變、#3主變熱備用。

220 kV設(shè)備運(yùn)行方式：#1主變變高2201開關(guān)運(yùn)行于220 kV 1M母線，220 kV母聯(lián)2012開關(guān)運(yùn)行，#2主變變高2202開關(guān)、#3主變變高2203開關(guān)熱備用。

110 kV設(shè)備運(yùn)行方式：#1主變變中101開關(guān)運(yùn)行于110 kV 1M母線，110 kV母聯(lián)100開關(guān)運(yùn)行，#2主變變中102開關(guān)、#3主變變中103開關(guān)熱備用。

10 kV設(shè)備運(yùn)行方式：#1主變壓器變低501開關(guān)供10 kV 1M、5M母線，10 kV #2母聯(lián)550開關(guān)合位，站外串供10 kV 2M、6M母線，10 kV #1母聯(lián)500開關(guān)合位。

2.3" " 事件分析

經(jīng)事后調(diào)查，電纜溝蓋板未進(jìn)行有效封堵是致使#3主變壓器跳閘的根本原因，#3主變壓器本體至控制室的控制電纜在電纜溝內(nèi)燒傷導(dǎo)致短路。根據(jù)《電纜通道防火技術(shù)要求》，靠近充油設(shè)備的電纜溝，應(yīng)設(shè)有防火阻燃的措施，蓋板應(yīng)該封堵。電纜溝是敷設(shè)電纜的地下專用通道，電纜溝蓋板應(yīng)起到防止電纜受到外界損傷、保護(hù)電纜的作用[4]，但目前大部分的變電站電纜溝并沒有在充油設(shè)備的附近進(jìn)行有效封堵，一旦發(fā)生火災(zāi)，燃燒物流動(dòng)至電纜溝蓋板上，極有可能會(huì)從電纜溝蓋板的邊沿或者電纜溝蓋板上的孔洞處跌落至電纜溝內(nèi)。如果火勢(shì)蔓延到電纜溝內(nèi)，將造成站用電纜受損，進(jìn)而導(dǎo)致保護(hù)及自動(dòng)化裝置誤動(dòng)，擴(kuò)大事故范圍，造成更大的損失。

3" " 電纜溝蓋板防火護(hù)罩設(shè)計(jì)

3.1" " 設(shè)計(jì)思路

通過實(shí)地考察與分析，防火用電纜溝蓋板防護(hù)罩必須能夠?qū)崿F(xiàn)兩點(diǎn)：一是要有全包圍結(jié)構(gòu)，用以“堵塞”燃燒質(zhì)，防止其流入電纜溝內(nèi)；二是要有坡度設(shè)計(jì)，用以“疏導(dǎo)”燃燒質(zhì)，引導(dǎo)其離開電纜溝。

如圖5所示，電纜溝蓋板防火護(hù)罩放置于電纜溝蓋板上方，兩側(cè)支撐結(jié)構(gòu)緊貼電纜溝水泥基礎(chǔ)外壁，并向下插入一定的深度，這樣電纜溝蓋板防火護(hù)罩就可以將電纜溝與蓋板整體罩住，在燃燒物與電纜溝蓋板之間形成一層物理隔絕，有效避免高溫絕緣油流入電纜溝內(nèi)，從而破壞或引燃電纜。并且在兩側(cè)的支撐結(jié)構(gòu)處設(shè)計(jì)一定的高度差，使電纜溝護(hù)罩表面形成一定的坡度，對(duì)流體有疏通作用，避免高溫絕緣油在防護(hù)罩上停留燃燒。另外，相鄰的兩塊防火護(hù)罩之間通過巧妙的咬合設(shè)計(jì)以及彈簧片限位，在縫隙處形成導(dǎo)油槽，利用坡度引流，可以全方位避免燃燒物流入電纜溝內(nèi)。

3.2" " 電纜溝蓋板防火護(hù)罩詳述

電纜溝蓋板防火護(hù)罩主要由防火板、龍骨、把手、導(dǎo)油槽四個(gè)部分組成，如圖6所示，龍骨位于防火板下方，用以支撐，把手位于防護(hù)罩兩側(cè)，便于安裝與移動(dòng)。

電纜溝蓋板防火護(hù)罩板面設(shè)計(jì)2%的坡度，如圖7所示，高腳處有金屬墊架，保證受力均勻。

相鄰兩塊電纜溝蓋板防火護(hù)罩之間的連接處采用咬合設(shè)計(jì)，如圖8所示，在蓋板A邊緣兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)彈簧板，確保兩個(gè)電纜溝蓋板防火護(hù)罩之間能夠緊密連接；同時(shí)，彈簧也起到限位作用，防止電纜溝蓋板防火護(hù)罩由于外力因素左右移動(dòng)。除此之外，兩個(gè)電纜溝蓋板防火護(hù)罩邊緣咬合處中空部分可形成一個(gè)導(dǎo)油槽，起到引流的作用，如圖9所示，更利于燃燒流體的排出。

4" " 結(jié)束語

對(duì)于帶電電纜，可抽象為一種外層聚合物包裹生熱金屬的物理結(jié)構(gòu)，多回電纜共溝敷設(shè)的電纜溝中，一旦某一回電纜燃燒，極易引起同通道的其他電纜發(fā)生火災(zāi)事故[5]。

電纜溝蓋板防火護(hù)罩充分考慮充油設(shè)備附近電纜溝蓋板的防火需求，量身定制，更具有針對(duì)性。采用斜坡結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒流體定向引流的目的，且導(dǎo)油槽截面積大，不易堵塞，更利于燃燒流體的排出，保護(hù)電纜溝內(nèi)電纜的同時(shí)有效避免了燃燒范圍的擴(kuò)大。電纜溝蓋板防火護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制作與推廣，無須更換新的電纜溝蓋板，可以最大限度地節(jié)省開銷；能有效阻止電力設(shè)備發(fā)生火災(zāi)時(shí)燃燒物流入電纜溝致使電纜燃燒短路，有效遏制火勢(shì)蔓延，防止事故擴(kuò)大，不影響變電站內(nèi)直流系統(tǒng)、控制回路，是提高變電站的運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也是推動(dòng)電網(wǎng)技術(shù)升級(jí)、維護(hù)公司形象的重要一環(huán)[6]。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 張穎，王強(qiáng).變電站電纜火災(zāi)成因分析和預(yù)防對(duì)策[J].山西建筑，2014，40（17）：155-156.

[3] 董禮勇.高壓電纜火災(zāi)事故分析和預(yù)防措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（32）：184.

[4] 歐陽娟，李俊堂，李曉武，等.變電站電纜溝新型啟閉裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].大眾用電，2021，36（5）：25-26.

[5] 萬代，齊飛，周恒逸，等.一起10 kV電力電纜群集中燒損典型故障分析[J].湖南電力，2020，40（6）：84-87.

[6] 黃文彪.220 kV星云站電纜溝防火隱患改造[J].農(nóng)村電氣化，2021（7）：77-78.

收稿日期：2023-03-23

作者簡(jiǎn)介：歐陽曉雯（1995—），女，廣東人，助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。