电缆火灾事故分析
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第三卷》第1530页（7080字）
(一)电缆火灾的危险性
1．电缆的绝缘材料、填充物和覆盖层多是可燃物质，如浸渍纸、浸渍棉纱、漆布、橡胶、塑料、绝缘油、黄麻、沥青等，很容易被引燃。上述物质的燃点、闪点和使用温度见表5－3－27所示。
表5－3－27 几种物质的闪燃特性表
*表示经浸渍处理后的使用温度。
从表5－3－27可以看出，外来火源或电缆本身故障短路时的高温(2000～3000℃以上)都很容易将这些可燃物质燃着，特别是聚氯乙烯塑料电缆，在150～270℃的高温时，电缆虽未着火燃烧，但易燃气体和浓黑的烟雾已经释放出来，烟雾中含有大量的HCl有毒气体，对人的生命构成威胁，对设备起腐蚀作用。当温度继续升高，温度升至390℃时，聚氯乙烯塑料便被引燃。当可燃物重量超过1kg时，聚氯乙烯一经点燃(约450℃)，就会以20m／min的速度沿着垂直和水平两个方向传播，燃烧速度惊人。
普通高压动力电缆的自燃温度为355～530℃，外来火源的温度一般都超过这个温度，所以一旦有外来火源，可以马上将塑料电缆和带有钢铠的高压动力电缆引燃，火焰以很高速度传播。影响火焰传播速度的因素，除了可燃物数量以外，还与引燃火源的大小、温度的高低、空气流动的速度以及电缆本身的结构有关。
充油电缆内含有一定压力(国产充油电缆油压为0．05～0．8MPa，钢管充油电缆油压达1．5MPa)的可燃性电缆油，一旦失火，可将渗油引燃，或者大量的低燃点的电缆油在其两端压力箱的压力作用下，从击破口处向火场喷涌，燃烧的油流使火势很快蔓延，波及邻近电缆和电气设备，使火灾扩大。
充油电缆发生弧光短路击穿时，有可能引起电缆着火，当然主要是电缆油的着火。电缆油(矿物油)在燃烧时火势比较猛烈，并产生大量带有辛辣味的黑色烟雾。电缆油的燃点为165℃，燃烧热值46kJ／g，燃烧率为0·0267g／S，热管引燃温度为510℃，自燃温度为332℃，氧指数15．1，因此电缆油是一种燃烧热量很大的易燃物质。
2．电缆在发电厂中遍布全厂各处，工作环境恶劣，电缆附近常有高温汽、水、烟、风管道，经常有高温对其作用；电缆经过汽轮机油系统或锅炉燃油系统，当油系统着火后，首先会将电缆引燃；电缆经过制粉系统防爆门附近或炉膛人孔、灰孔和防爆门附近，当制粉系统爆炸或炉膛爆炸时，会有火星和燃烧的煤粉喷往电缆，将其引燃；输煤或煤粉制备设备周围的电缆上，常有煤粉积聚并自燃，使电缆受到威胁；浸油电气设备(变压器、断路器、电容器等)故障喷油起火，油流入电缆沟或流往电缆排架上，会引起电缆着火；检修时电焊渣火花落入沟道内，也易使电缆着火。因此，在发电厂电缆着火的危险性是很大的。
3．电缆的相间距离是很小的，主要靠绝缘材料绝缘。由于机械损伤或酸、碱、盐、水及其他腐蚀性气体或液体都可使其绝缘强度降低，绝缘层击穿，产生电弧，将绝缘层和填料燃着起火。
4．电缆终端头和中间接头是电缆线路绝缘薄弱环节。电缆因接头盒密封不良，进入水、潮气或灌注的绝缘剂不符合要求，内部留有气孔，均可使绝缘强度降低，导致绝缘击穿短路，产生电弧，引起电缆爆炸。此类事故约占电缆事故总数的70%左右。
5．电缆运行中温度较高，缆芯正常工作温度为50～80℃，浸渍纸的工作温度经常处于80℃的高温。在事故情况下，缆芯最高温度可达115～250℃。中间接头的温度更高。在这样高的温度下，绝缘材料将逐渐老化，很容易发生绝缘击穿事故。接头容易氧化而引起发热，甚至闪弧引燃电缆，因此电缆着火的危险性很大。
(二)电缆火灾事故的特点
电缆火灾事故不论是由于外界火源引起，还是由于电缆本身故障引起，在着火后，都具有蔓延快、火势猛、抢救难、损失大、抢修恢复困难的特点。
1．火势凶猛，延燃迅速。电缆本身是一种可燃物质，特别是塑料电缆和充油电缆着火时，火势更加凶猛，而且沿着电缆群束迅速延燃扩大，加之塑料电缆产生大量有毒气体和烟雾，充满着火空间，使得现场灭火条件极为困难。若消防器具不能满足消防要求，火势便难以限制在较小范围，以致火灾蔓延造成重大火灾事故。几起重大电缆火灾事故统计，电缆着火后约10～20min，大火顺着电缆延燃至主控制室、继电器室、热工变送器室，使全部控制盘、继电器盘、电源盘、仪表等烧毁，损失十分严重。
2．扑救困难，且有二次危害。电缆着火时，不仅延燃迅速，火势凶猛，而且产生大量烟气，CO、C02。含量很高。聚氯乙烯电缆燃烧时，浓烟中含有大量的毒性气体氯化氢。氯化氢气体除对人的生命构成威胁，使人们不能直接靠近火场灭火，还会弥漫到电气装置室内，形成稀盐酸，附着在电气动力盘、控制盘、保护屏等装置上，形成一层导电膜，严重降低了设备和接线回路的绝缘。火灾扑灭后，这些附着物仍然影响安全运行，人们称这种损害为“二次损害”。某电厂1977年元月火灾事故，当大火沿电缆延燃到电缆夹层、控制室和继电器室时，浓烟弥漫，含有大量刺激、有毒的气体使救火人员难以进入火灾现场，几次进去都被迫退了回来，使大火共燃烧近160min。
多瑙河畔的普兰河发电厂，一台300MW烧油机组，由于电子仪表柜突然起火，烧毁全部电子设备及控制电缆，聚氯乙烯绝缘着火后，逸出的氯气与空气中的水分化合成盐酸，使控制室和锅炉房内全部电子和电气设备的金属大面积腐蚀，其“二次损害”很严重。
3．损失严重，修复时间很长。电缆火灾事故，造成损失严重，不但直接烧损大量电缆及其他设备，同时还有其特殊危害。主要是控制回路失灵，从而极易造成事故扩大，甚至损坏主设备，而且修复困难，长时间不能发电。1960～1984年的62次电业电缆火灾事故中，修复时间超过1个月的有35次，占总数的56%，达半年以上的有16次，占总数的26%，严重地影响了发供电，造成了重大的经济损失。62次电缆火灾事故，总共烧毁各种电缆320km以上，柜盘等电气设备和其他设施被波及烧损更多，粗略估计直接损失达数千万元，少发电量100×108kwh，售电损失7亿元以上，给国民经济和社会带来的损失就更难以计算了。
(三)电缆火灾事故的起因
电缆火灾事故发生原因归纳起来有两个方面，一是由于电缆本身故障引起的火灾事故；二是由于外界起火引起电缆着火的火灾事故。1960～1986年我国电力系统统计的80次电缆火灾事故中，由电缆本身故障引起的火灾次数是22次，占总数的27．5%，由于外界起火引起电缆着火的次数是58次，占总数的72．5%，外界因素引起电缆火灾所占比例很大。
电缆火灾事故的各种技术原因如表5－3－28。
表5－3－28 引起电缆火灾事故的各种原因
1986～1991年不完全统计，全国电力系统共发生电缆火灾64次，其中外部火源引燃电缆火灾有45次，占总数的70．3%，由电缆本身故障引起火灾有19次，占29．7%，这一比例与1960～1986年之间各类起因的电缆火灾的统计比例接近。
1．外部起火引起电缆着火
(1)汽机油系统的油管、法兰破裂及渗油到高温管道起火，将电缆引燃。
(2)燃油系统的油管、法兰破裂及油枪漏油到高温汽、水、风管道起火，将电缆引燃。
(3)变压器、互感器等充油电器设备故障喷油引燃电缆。
(4)锅炉制粉系统爆炸，防爆门爆破喷出火星和燃烧的煤粉将电缆引燃。
(5)开关设备及其他电气设备短路起火将电缆引燃。
(6)高温管道(风、烟、汽管)附近煤粉自燃将电缆引燃。
(7)输煤系统和煤粉仓平台及制粉系统漏粉、积粉自燃将电缆引燃。
(8)施工和检修中将焊渣和其他可燃物燃着，引燃电缆。
(9)锅炉炉膛爆炸向外喷火、锅炉火孔向外喷火、炉灰炉渣向外飞溅将电缆引燃。
(10)氢气系统漏氢着火将电缆引燃。
(11)其他可燃物质、易燃物质如木柴、棉纱、汽油等着火后将电缆引燃。
2．电缆本身故障起火引燃电缆
(1)电缆本身在制造时有隐患，在敷设时保护铅皮已损坏或在运行中电缆绝缘受到机械损伤，引起电缆相间或相与铅皮之间的绝缘击穿而发生电弧。电弧温度很高(达3000℃以上)，能引燃电缆内的绝缘材料和电缆外层的麻布等，电缆起火燃烧。
(2)电缆长期受水、酸、碱和其他有腐蚀性气体或液体腐蚀，使保护层破坏，绝缘能力降低，引起电缆短路起火，引燃电缆。
(3)在长时间运行中，由于过负荷、过热等原因使电缆绝缘老化，绝缘过热和干枯，绝缘强度降低，引起电缆相间或相对地击穿短路起火。
(4)电缆绝缘层内有气泡或长期受潮，使绝缘击穿短路。
(5)过电压(大气过电压、操作过电压或谐振过电压)使电缆击穿短路起火。
(6)当电缆敷设高差较大时，能发生电缆淌油现象。电缆淌油将使电缆上部因油流失而干枯，使这部分电缆热阻增加，纸绝缘焦化而提前击穿损坏。由于上部的油向下流，在上部电缆头处产生了负压力，增加了电缆吸入潮气的能力而使端部受潮。电缆头下部由于油的积聚而产生很大的静压力，促使电缆头漏油，增加发生故障起火的机会。
(7)安装时电缆的曲率半径过小，致使绝缘受伤。
(8)电缆终端头和中间接头是电缆线路中绝缘最薄弱的地方，常常造成爆炸短路事故，引起电缆着火。电缆头故障的原因有以下几个：
①电缆在储藏和运输过程中，由于端部密封不严而受潮，安装时未做检潮试验，又未采取可靠处理措施。
②接头处芯线长度切割得不准确，对接后芯线突起偏向一边，使芯线与外壳的绝缘距离缩短，容易发生闪络。
③封铅不良或电缆盒密封不良，有潮气或水分侵入，这是最常见的故障，往往造成爆炸。
④电缆胶不符合质量标准或者电缆胶灌注不均匀，使电缆盒内存有气孔或孔洞，在电场作用下，使绝缘击穿。
⑤电缆盒有砂眼和裂缝，绝缘材料质量不合格，引起绝缘击穿短路。
⑥终端盒漏油，使绝缘强度降低。
⑦电缆盒中间接头因压接不紧、焊接不牢、接头材料选择不当、运行中接头氧化、发热、流胶使绝缘击穿，形成短路，发生爆炸事故。
⑧电缆头表面受潮或积污，电缆头瓷套管破裂或引出线间距离过小，导致闪络着火，使电缆头爆炸。
电缆火灾事故的发生与设计、施工、生产运行三个环节均有关系，以下从三个方面说明。
(1)设计方面。电缆设计中没有严格执行《火力发电厂设计技术规程》、《发电厂、变电所电缆选择敷设设计技术规程》及《关于在设计中防止电缆火灾事故的几项规定》中有关电缆设计和敷设的规定，给生产运行留下了隐患。
①在主厂房电缆沟道设计时，对大容量或主力发电厂没有按单元机组划分各自独立的电缆通道；对重要的公用回路电缆，往往合用一条通道，没有考虑隔离措施；消防水泵、事故照明、直流回路等电缆，普遍没有考虑防火措施，再加上消防水泵容量、水压等的选择上存在不尽妥善的因素，从而使电缆发生着火事故时，影响消防能力的发挥。
②电缆的设计中，没有认真考虑与高温汽、水、烟、风管道以及与制粉系统的防爆门，燃油系统和汽机油系统管道阀门、法兰的隔离、防热、防护；对酸、碱、盐、有害气体的防护考虑不周；对易燃、易爆容器、管道和阀门的可靠隔离和防护考虑不周；对粉尘浓度大的输煤系统、制粉系统、除灰系统的隔离、密封、防护措施考虑不周；对变压器、油断路器、互感器、电容器等储油的设备的隔离、防爆措施考虑不周。这些都给生产单位留下了隐患。
③动力电缆与控制电缆没有分开敷设，部分电缆未采用穿管或耐火槽盒封闭的方法。
④电缆设计没有准确的断面图和排列图，使电缆敷设、维护困难。
⑤在电缆设计中没有采用合理的各种阻燃、防止延燃等防火措施。
⑥在长期受高温和有煤粉自燃的场所，选用普通易燃的塑料电缆，不具有阻燃、耐火性。
(2)施工方面：
①在电缆敷设中，没有严格按照有关规范、规程和正确的设计图册要求去实施。
②在敷设中电缆受到机械损伤，弯曲半径太小等原因，给正常运行留下隐患。
③对隧道、沟道的防渗、防漏、排水坡度、堵隔等要求未按图纸要求去做。
④制作电缆头时，未按工艺要求和质量标准施工，监护、验收不严格。
⑤扩建工程施工中，对于贯穿于已运行机组的电缆孔洞、阻火墙未及时封堵。
⑥竣工验收，未将电缆部分作为重要内容之一进行验收或评定工程质量。
(3)运行维护：
①电缆的管理、维护、检查、定期测温、定期做预防性试验，及时消除缺陷，制定反事故措施，技术培训等方面不严格。
②对已投入运行的发电厂、变电所未认真采取有效的隔离防火、阻燃措施。
③在检修或运行中未严格按照质量标准和运行规程对电缆、电缆头进行施工和运行、维护管理。
④对重大缺陷，未认真制定反事故措施和技术改造计划。
⑤生产现场特别是易引起电缆着火的场所没有火灾自动报警装置，未装设有效的消防装置。
⑥对制粉系统、输煤系统、燃油系统、汽机油系统、氢气系统等易燃、易爆管道、设备、阀门等防漏、防泄、防火、隔离措施不完善，而波及电缆着火；对高温的汽、水、烟、风设备和管道保温不良，与电缆隔离、绝热措施不完善，使电缆着火；对酸、碱、盐、水、油等的排放、处理不善，使绝缘受损；在检修和运行中对明火管理不善，引燃电缆，导致火灾事故发生。
⑦对鼠害、小动物及各种杂物对电缆危害防范不力，引起电缆短路事故时有发生。