电缆防火分析及措施

近年来，电缆火灾事故频发。由于防火措施不完善，火势蔓延迅速，火势凶猛，难以扑灭，不仅直接烧毁了大量电缆和设备，而且停电抢修时间长，严重影响工农业生产和人民生活用电。据有关部门统计，我国多起电缆火灾事故造成了巨大的直接和间接损失。
1电缆火灾事故及其原因
电缆火灾延时引发的事故遍布电厂、变电站、工厂企业、高层建筑、邮局、铁路、船舶等场所。为了吸取电缆火灾事故的经验教训，本文列举了国内外电缆火灾的一些典型事例。
1989年，中国南方某电厂因高压燃油溅到350℃的高温阀门上而起火，烧毁了平台下的电缆，并蔓延到电缆井，导致全长约20公里的270根电缆全部烧毁。
1991年10月至11月，华北电网3个主电厂低压电缆着火，造成5台200 MW机组停电。
1979年12月，福建某220 kV变电站内，室外主变压器220 kV电流互感器A相发生爆炸，电缆沟起火，并逐渐蔓延至控制室。幸运的是，电缆沟进入控制室的入口被堵住了，这阻止了火势蔓延到主控制室，但室外部分的所有电缆都被烧毁。
1975年2月13日晚，美国纽约110层411米高的世界贸易中心大楼第11层突然起火，燃烧了通讯电缆，火势通过未密封的孔洞蔓延，电力电缆蔓延。沿着竖井，大火从9楼蔓延到19楼。火灾中心11楼过火面积836 m2，电话板全部烧毁。造成巨大损失。
电缆起火的原因可以归纳为以下三个方面:
(1)属于电缆本身的情况。如长时间在过载和短路电流的作用下，电缆绝缘老化着火，接触不良导致电缆接头局部发热等。
(2)情况属于外因。比如，含油设备漏油影响电缆、工程作业中的意外火灾、电缆沟散热的防火措施等。
据有关统计资料显示，电缆本身引起的火灾在电缆火灾事故总数中并不占主要比例，而电缆的外部原因多种多样，防不胜防。在1998年调查的许多国内电缆火灾事故中，24.2%是由电缆故障引起的。然而，75.8%的电缆因外部火源而延迟。因此，应抑制、削弱或阻断电缆火灾的蔓延。
由于我国人口众多，公共场所人员密度高，80%的人在公共场所火灾中因吸入有毒燃烧气体而死亡，燃烧时产生的大量烟雾不利于人员疏散。近日，公安部发布了强制性标准GA306-2001《阻燃耐火电缆:塑料绝缘阻燃耐火电缆的分级和要求》，对耐火电缆进行了分级，对耐火电缆的发烟量和发烟毒性作出了具体规定，进一步完善了我国阻燃耐火电缆的标准体系，将促进阻燃、高效、无污染耐火电缆的推广应用。
2电缆燃烧的特点和危害
众所周知，物体的燃烧和延迟燃烧必须具备三个要素:可燃性、热量和空气体。
(1)迄今为止广泛使用的各种类型电缆的绝缘材料和保护层大多使用可燃有机物。虽然由油、纸和沥青制成的电缆已经被淘汰，但许多旧工厂仍在使用它们。然而，由聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、天然橡胶和其他材料制成的电缆被广泛使用。这些材料的氧指数为19或以下，在300℃ ~ 400℃时可以点燃。而且燃烧时，发热量甚至大于同重量的煤。因此，这些材料制成的电缆一旦着火，将无法自行熄灭而燃烧，这是电缆火灾蔓延和扩大的主要原因。
(2)电缆着火燃烧时烟气中产生大量有毒气体时，会损害人体健康，造成死亡。
(3)有一些情况是火灾后电缆很快自熄，几乎不会造成事故，但这主要与电缆类型、数量、排列层次、环境条件等因素有关。
(4)使用旧标准的单根PVC电缆的燃烧试验显示没有阻燃性。但在多根电缆成组大面积敷设的情况下，一旦电缆着火，由于可燃物互供产生的高温，电缆不会自熄。在相同空供气条件下，水平敷设的阻燃性和火焰传播速度小于垂直敷设。
3国内外电缆的防火阻燃措施
目前国内外电缆的防火阻燃措施可以归纳为三种:①采取措施防止电缆着火，着火后不延迟；②沿电缆路径或易燃路段采取有效的防堵和消防措施；③使线缆本身不易燃烧。
日本、前苏联、美国等国家防止电缆着火燃烧的措施有:抑制电缆的着火延迟并自行熄灭，或采用全阻燃或阻燃电缆。非延迟燃烧电缆在许多国家得到广泛推广。
虽然中国在电缆阻燃方面起步较晚，但发展迅速。许多电缆厂成功开发了阻燃电缆，并在冶金、电力、化工等行业得到应用。但这种电缆只有6 kV及以下，广泛应用于电力电缆和控制电缆。
电缆防火阻燃性的4种评价方法
关于电缆防火阻燃性的评价，到目前为止，还不能简单地用理论计算来描述定量关系。一般采用与实际使用条件相似的测试方法来判断电缆的阻燃性和耐火性。
几个国家相继制定了一些标准的测试方法，归纳起来有以下四种。
(1)材料氧指数法
这种方法的原理是将一定数量的样品放入专用容器中，从充氮气开始，逐渐输入氧气，在不同的氧含量下，按规定的方式点燃。刚好足以使容器中的样品顺利燃烧的氧含量称为材料的氧指数。
用这种方法测得的氧指数越高，材料的阻燃性越好。根据日本的规定，阻燃性分为I级氧指数大于30，II级氧指数27 ~ 30，III级氧指数24 ~ 27，IV级氧指数21 ~ 24，V级氧指数21及以下。在中国，它已被广泛用于判断阻燃性。
(2)单根电缆不燃性标准测试方法
该方法是将一段被测单根电缆悬挂在专用燃烧器中，使作用在电缆上的火焰温度达到一定值(超过着火温度)，数分钟后移开火源，然后观察被测电缆是否自熄。
该方法是国际电工委员会(IEC)于1979年修订的标准试验方法IEC 332-1，我国也参照该方法制定了国家标准GB-2651.16-82无延迟试验方法。
(3)成束电缆耐火性能标准测试方法
该方法与单根电缆无延迟标准测试方法的基本原理相同，基本反映了工程的实际特点。
中国电缆厂仿照新的IEEC-383和ICS-366标准，建立了一套完整的测试设备。1980年，浙江省电力局组织了模拟电缆隧道、电缆竖井和电缆夹层的试验，取得了较为满意的试验数据。
(4)电缆通孔阻燃性评定的标准试验方法
美国、前苏联和日本都制定了电缆通孔用封堵材料阻燃性的标准试验方法，我国浙江电力局也做了类似的试验，其特点是在专用加热炉中，温度以标准温度曲线规定的“时间-温度”速率变化，作用于被测电缆的一端。