由于電力電纜施工布線方便，又滿足市政建設(shè)對(duì)于外觀的要求，所以在近年來(lái)的電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，電纜的使用數(shù)量在迅速增加。然而日益增多的電纜也給日常運(yùn)行維護(hù)工作帶來(lái)了巨大壓力，維護(hù)工作稍有疏忽就容易導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。一旦電纜溝發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)中斷供電，而且可能引起連鎖反應(yīng)，造成重大損失。
1、電纜溝引起火災(zāi)原因
電纜燃燒的原因有很多，既可能是電纜本身存在質(zhì)量、設(shè)計(jì)缺陷等原因，也可能是施工、維護(hù)不當(dāng)?shù)绕渌颉?/span>
①設(shè)計(jì)不合理。電纜過(guò)載能力不夠。
②施工不當(dāng)。安裝過(guò)程中，電纜溝底未鋪墊砂子或軟土，也未加蓋板，電纜的彎曲半徑過(guò)小；施工時(shí)未按規(guī)定分層敷設(shè)、絕緣距離不夠、敷設(shè)密度超標(biāo)、施工造成電纜機(jī)械損傷等。
③材料老化。因電纜自身材質(zhì)和工藝差異，有一定的壽命差別，特別是在條件惡劣的電纜溝內(nèi)，老化速度會(huì)加快。
④短路事故。經(jīng)過(guò)短路電流沖擊，導(dǎo)致電纜絕緣性能嚴(yán)重下降，容易發(fā)生短路。
⑤電纜接頭發(fā)熱。電纜頭壓接不緊，三相壓接頭幾何位置不對(duì)稱，壓接管壓接后有金屬毛刺，接地電阻值超標(biāo)等都會(huì)導(dǎo)致電纜接頭發(fā)熱。
⑥其他原因。電纜溝浸水事故或者有老鼠啃咬等都會(huì)造成電纜損傷，埋下電纜起火的隱患。
2、傳統(tǒng)的預(yù)防措施
目前，電力行業(yè)對(duì)電纜溝的管理大多還處于計(jì)劃?rùn)z修階段，一般采用定期巡視的方法對(duì)電纜溝的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查。這不但造成了很大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，潛在的火災(zāi)故障也很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種管理方式已經(jīng)成為電纜溝管理的短板。
對(duì)于新建的電纜溝，可以采取以下幾個(gè)措施預(yù)防火災(zāi)事故的發(fā)生：
①設(shè)置防火段。防火段可由防火涂料和防火隔板構(gòu)成，也可由輕型封閉式耐火槽盒構(gòu)成。
②設(shè)置阻火墻。用普通紅磚砌墻，下邊在排水小溝的上面預(yù)留排水孔，且在墻的兩側(cè)涂上防火涂料，形成完整的阻火墻。電纜溝道在進(jìn)入建筑物處或電纜溝交叉處應(yīng)使用礦渣棉設(shè)置阻火墻。
③采取防火密封。用石棉、泥、黃沙及石灰的混合物作密封填料，將電纜豎井及各種孔洞密封， 以達(dá)到防火目的。
④消防監(jiān)控。設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置，報(bào)警器能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便及時(shí)采取滅火措施， 防止火災(zāi)蔓延，將火災(zāi)撲滅在初始階段，避免或減少火災(zāi)損失。
對(duì)于已經(jīng)投運(yùn)的電纜溝，可以從以下幾個(gè)方面預(yù)防火災(zāi)事故的發(fā)生：
①科學(xué)合理調(diào)度，盡量避免超負(fù)荷運(yùn)行；做好預(yù)防性試驗(yàn)工作，定期對(duì)電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)；及時(shí)消除薄弱環(huán)節(jié)及運(yùn)行過(guò)程中的事故隱患。對(duì)運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)的電纜要適當(dāng)延長(zhǎng)試驗(yàn)周期，降低耐壓標(biāo)準(zhǔn)。
②檢測(cè)電纜及接頭的接地狀態(tài)。檢測(cè)電纜及接頭的接地是否良好，注意分析接地電阻的變化。
③對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行溫度測(cè)試。進(jìn)行電纜中間頭溫度的巡測(cè)，根據(jù)溫度變化分析其運(yùn)行狀況。
④消防監(jiān)控。設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，及時(shí)消除，減少損失。
3、電力系統(tǒng)電纜溝溫度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
電纜的額定載流量是由電纜絕緣的最高允許工作溫度決定的，即由電纜線芯外表面的最高允許溫度決定。在電纜工作時(shí)，其線芯表面溫度不僅與負(fù)荷電流的大小密切相關(guān)，還與電纜絕緣中的損耗、電纜的熱傳遞特性以及環(huán)境溫度相關(guān)。對(duì)于已經(jīng)投入運(yùn)行的電纜，電纜結(jié)構(gòu)和其他電纜的相位和空間關(guān)系、負(fù)荷的電壓和頻率等均已確定，電纜的總發(fā)熱量?jī)H與導(dǎo)體溫度相關(guān)。所以，可以根據(jù)測(cè)溫系統(tǒng)提供的電纜表面溫度數(shù)值，配合電纜的散熱系數(shù)和周圍的敷設(shè)環(huán)境條件，建立護(hù)套表面溫度與電纜線芯溫度或載流量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)電纜的線芯溫度進(jìn)行反演計(jì)算，并與其允許溫度進(jìn)行比較，同時(shí)計(jì)算出電纜線路的實(shí)際負(fù)載率，及早發(fā)現(xiàn)電纜早期隱患，實(shí)現(xiàn)電纜線芯溫度的非接觸在線診斷，全面提升電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平。
電纜溝內(nèi)引起的火災(zāi)事故絕大多數(shù)是由電纜及電纜頭過(guò)熱引起的，而從過(guò)熱到引起火災(zāi)的過(guò)程是比較緩慢的，需要有足夠的熱量積累，因此進(jìn)行電纜溝及電纜頭的溫度在線監(jiān)測(cè)是必要的，這樣就可以把電纜及電纜頭過(guò)熱引發(fā)的電纜溝火災(zāi)事故消滅在萌芽之中。
電纜溫度在線監(jiān)測(cè)有多種方法，下面將主要介紹施工簡(jiǎn)單且行之有效的方法。
①三種測(cè)溫電纜
測(cè)溫電纜是使用與普通電纜相類似材質(zhì)的電力電纜，施工比較方便。目前主要應(yīng)用的測(cè)溫電纜可分為差溫型電纜、定溫型電纜以及線型尋熱式熱 電偶(flexible thermocouple line detector，簡(jiǎn)稱FTLD)電纜。
差溫型電纜采用特殊熱敏材料，根據(jù)電纜電阻的大小來(lái)推算所感應(yīng)到的溫度，并且預(yù)先標(biāo)定。使用時(shí)環(huán)境溫度的變化對(duì)電纜的測(cè)量精度影響很大，但相對(duì)費(fèi)用較低。定溫型電纜由兩根彈性鋼絲分別包敷熱敏材料，絞對(duì)成型，當(dāng)溫度升到額定溫度時(shí)熱敏絕緣材料的絕緣電阻發(fā)生躍變，幾近短路，據(jù)此發(fā)出報(bào)警信號(hào)，作用相當(dāng)于溫度開關(guān)。以上兩種電纜雖然具備測(cè)溫能力，也比較容易施工，但測(cè)溫不夠準(zhǔn)確，而且主要是單點(diǎn)測(cè)溫，適用于短距離電纜線路的測(cè)溫。
FTLD尋熱式熱電偶是溫度傳感器技術(shù)發(fā)展取得的成果，它利用熱電效應(yīng)，能夠連續(xù)自動(dòng)產(chǎn)生其長(zhǎng)度所及范圍內(nèi)，與最高溫度點(diǎn)溫度相對(duì)應(yīng)的微電壓信號(hào)。由于它獨(dú)特的本質(zhì)安全型特性和精確無(wú)誤報(bào)的優(yōu)良品質(zhì)，最初被美國(guó)作為尖端技術(shù)設(shè)備鋪設(shè)在航空母艦、驅(qū)逐艦的艦艙以及軍用飛機(jī)等軍事設(shè)備上，目前在我國(guó)使用的用于火災(zāi)預(yù)警測(cè)溫的尋熱式熱電偶主要有三個(gè)渠道：進(jìn)口原裝來(lái)自美國(guó)，國(guó)內(nèi)目前僅有云南昌暉儀表制造有限公司和深圳電利通科技有限公司生產(chǎn)用于電力電纜火災(zāi)預(yù)警的低溫型尋熱式熱電偶。
物質(zhì)的燃燒過(guò)程通?？煞譃樵缙陔A段、陰燃階段、火焰放熱階段及衰減階段。在早期階段，由于物質(zhì)燃燒開始的預(yù)熱和氣化作用，主要產(chǎn)生可燃?xì)怏w和不可見(jiàn)的氣溶膠粒子，沒(méi)有可見(jiàn)的煙霧和火焰，熱量也很少。在此階段，火情僅局限于隱患部位的有限范圍內(nèi)，探測(cè)火情早期預(yù)警應(yīng)從此階段開始進(jìn)行。傳統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)器不能實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，而FTLD尋熱式熱電偶是利用K型熱電偶的熱電效應(yīng)，連續(xù)自動(dòng)產(chǎn)生監(jiān)測(cè)信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是在溫度為-40℃~180℃時(shí)，不僅能讓用戶測(cè)定溫度異變的幅度和速率，而且能確定溫度異變的位置。在火災(zāi)尚未發(fā)生前及時(shí)進(jìn)行精確的溫度反饋，進(jìn)一步提高了火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性。FTLD尋熱式熱電偶能連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)布防區(qū)域的最高溫度，克服了傳統(tǒng)“點(diǎn)式”溫度傳感器只能探測(cè)“某點(diǎn)”溫度的缺陷，因此尋熱式熱電偶是測(cè)溫電纜中較為理想的選擇。
②網(wǎng)絡(luò)測(cè)溫
由于電纜溝空間狹小、距離長(zhǎng)，普通測(cè)溫傳感器的施工難度高，應(yīng)用難度較大。隨著科技的發(fā)展， 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器很好地克服了傳統(tǒng)溫度傳感器的缺點(diǎn)。例如 ：美國(guó)DALLAS公司的DS18B20數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化溫度傳感器采用獨(dú)特的思路，成功地解決了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與成本之間的矛盾，使建立起使用方便、經(jīng)濟(jì)可靠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為可能。DS18B20應(yīng)用智能化現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)中僅有數(shù)字信號(hào)傳輸，而且傳感器、采集模塊均可聯(lián)網(wǎng)，使系統(tǒng)更可靠、更有效地辨識(shí)電纜及其接頭的老化所發(fā)生的過(guò)熱和火災(zāi)事故隱患。對(duì)電纜過(guò)熱引起的火災(zāi)具有較強(qiáng)的早期預(yù)測(cè)能力，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行提供了有力保證。該方案因?yàn)槭┕ず?jiǎn)單， 組網(wǎng)方便，在許多現(xiàn)場(chǎng)都有成功的應(yīng)用。
尋熱式熱電偶帶上溫度變送器后將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA輸出，更容易接入各種控制系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)，不受技術(shù)壁壘和價(jià)格約束，通用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)更加明顯。
③光纖測(cè)溫
所謂分布式溫度傳感器(distributed temperature sensing，簡(jiǎn)稱DTS)是相對(duì)于傳統(tǒng)點(diǎn)式溫度傳感器而言的。DTS可以實(shí)現(xiàn)單傳感器對(duì)線型區(qū)域甚至面型區(qū)域的檢測(cè)。DTS技術(shù)是利用某些特殊的光波在光纖中傳播時(shí)光波會(huì)攜帶沿途各點(diǎn)的溫度信息這一技術(shù)原理，結(jié)合微弱光信號(hào)探測(cè)、超高速信號(hào)監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的。由于采用了光纖作為傳感器，因而DTS技術(shù)具有了精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是溫度傳感領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)之一。
DTS可以連續(xù)地得到沿探測(cè)光纜的所有溫度信息，不存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)。而且光纖本身由石英材料組成，具備完全的電絕緣性；同時(shí)，光纖傳感器的信號(hào)是以光纖為載體的，具有本質(zhì)安全性，在惡劣的電磁環(huán)境仍中可以正常工作。DTS測(cè)量距離遠(yuǎn)，適于遠(yuǎn)程監(jiān)控，在無(wú)需中繼的情況下可以實(shí)現(xiàn)十幾公里的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；DTS還具有靈敏度高，測(cè)量精度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適合對(duì)長(zhǎng)距離的電纜溝進(jìn)行精確溫度監(jiān)測(cè)。更為重要的是，DTS不僅可以監(jiān)測(cè)電纜上的異常熱點(diǎn)，還可以對(duì)電纜進(jìn)行載流量監(jiān)控。這使得DTS既能有效預(yù)防火災(zāi)事故，還可以為電纜工作情況的分析提供參考。
測(cè)溫電纜施工比較簡(jiǎn)單，成本較低，但需要引入外部電源，因此只適合測(cè)溫距離短、測(cè)溫點(diǎn)少、測(cè)溫精度要求低的場(chǎng)合。網(wǎng)絡(luò)式測(cè)溫施工相對(duì)電纜測(cè)溫復(fù)雜，但測(cè)溫精度更高，組網(wǎng)靈活，數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力更強(qiáng)，成本也較低，但同樣需要外部電源，因此也只適合在短距離、較少監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電纜溝應(yīng)用。光纖測(cè)溫施工難度一般，精度高、壽命長(zhǎng)、信號(hào)傳輸可靠、不需要外接電源，但一次性投入相對(duì)較大，因此適合長(zhǎng)距離密集的溫度監(jiān)測(cè)，對(duì)重點(diǎn)供電線路的電纜溝建議采取DTS光纖溫度監(jiān)測(cè)和尋熱式熱電偶檢測(cè)。
對(duì)于電力系統(tǒng)電纜溝的火災(zāi)隱患必須予以高度重視。只要有科學(xué)的態(tài)度，無(wú)論是新建的電纜溝還是已經(jīng)投運(yùn)的，都可以通過(guò)先進(jìn)的溫度在線監(jiān)測(cè)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)測(cè)，甚至可以監(jiān)測(cè)電纜的載流情況，這不但能有效防止火災(zāi)的發(fā)生，也能提高電網(wǎng)運(yùn)行管理的水平，向智能電網(wǎng)更近一步發(fā)展。
相關(guān)閱讀
連續(xù)熱電偶的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
連續(xù)熱電偶在電力火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用
