电力电缆火灾风险评价模型与预警信号分级

董雯娟

摘要：近年来，随着经济的发展，电能被广泛的应用在动力、照明、通信等各个领域，电力工程中用于传输大功率电能的电力电缆的数量也随之快速增加。由于电力电缆多被敷设于电缆沟、电缆桥架等相对封闭的地下环境中，一旦发生火灾，周围环境温度便会急剧升高，引起电缆的延燃，给电力工程造成严重破坏。此外，电缆在燃烧时，还会产生大量的有毒有害气体，不利于消防救援工作的开展。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对电力电缆火灾风险评价模型与预警信号分级提出了一些建议，仅供参考。

关键词：电力电缆火灾；风险评价模型；预警信号分级

引言

电力电缆火灾预警信号模型能够充分综合诸多因素，准确地反映出电力电缆的火灾预警状态，电力电缆运行维护人员可根据不同的预警信号，及时有效地采取针对性防范措施，从而有效避免电力电缆火灾的发生。

1、电力电缆内因火灾的机理和过程

电力电缆火灾事故主要是由电气电缆短路、过载、电缆头接触电阻增加等内在因素引起的火灾事故。我国大部分6~10kV及部分35kV高压电网采用中性点郑智薰接地运行方式，发生触电或漏电事故时，故障点和供电系统的接地电容、绝缘电阻形成电路，漏电电流通过电路流入大地，因此对电网的接地阻抗较多，很难降低触电个人流动的电流，容易发生人命事故。电缆段落是指电位不同的两点直接或由电阻足够小的导体接触。短路电流值可以大于额定电流值，短路瞬间切断短路点的核心，产生电弧，点燃绝缘层或周围可燃物，引起火灾。电缆火灾发生过程分为五个阶段:第一阶段火灾极初期，电缆芯导体加热，热量积累，电缆表皮温度开始上升；第二阶段，火灾前，电缆发生冒烟时，闻到焦糊的味道；第三阶段是火灾初期，电缆在火灾后期，有很多烟；第四阶段，火灾中期，捆绑电缆集团明火，火灾迅速发展，也有很多烟；第五阶段火灾后期，电缆集体爆燃，电缆桥架变形，电缆很快就会着火。

2、模糊综合评价体系构建

2.1模糊集的建立

根据所构建的评价指标体系，因素集分城市基础消防设施、公共消防管理、灭火救援和区域火灾风险程度，不同的评价指标对最终评价结果的影响程度是不同的，因此需要确定每个评价指标的比重的综合运用专家打分法和层次分析法来确定评价指标体系设定指标的权重，具体步骤如下:对于矩阵A，有n个因素χ₁,χ₂,…χ_n,指标，其中a_ii=1，a_ij=1/a_ji。评价体系各相同层次的指标两两比较得到相对重要度排序。在排序过程中，采用1-9标度法。在经过一系列调整后，得到判断矩阵，经过计算求权重。其计算步骤为：第一步:A的元素按行相乘得一新向量；第二步:将新向量的每个分量开n次方；第三步:将所得向量归一化即为权重向量得到W=（w₁，w₂，…，w_n）^T。

2.2风险分析与计算

考虑到人的判断的不确定性和个体的认识差异，评分值的设计采用一个分值范围，由参加评价的团队人员，运用集体决策的思想，根据所建立的指标体系，按照对安全越有利得分越高的原则进行评分，从而降低不确定性和认识差异对结果准确性的影响。对于指标u_i，专家p_j依据评价标准和对该指标有关情况的了解给出一个特征值区间[a_ij，b_ij]，由此构成一集值统计系列：[a_il，b_il][a_i2，b_i2]，…，[a_ij，b_ij]，…，[a_mq，b_mq]。则评价指标ui的特征值可按下式进行计算，即： 式中：i＝1,2，…，m；j＝1,2，…，q。应用线性加权方法计算火灾风险度： 式中：R为上层指标火灾风险；Wi为下层指标权重；Fi为下层指标评价得分。根据R值的大小可以确定评价目标所处的风险等级。

3、电力电缆火灾风险预警信号

电力电缆火灾风险预警是指在电力电缆火灾危险发生前，根据电缆状况、监测数据得出火灾发生的可能性以及影响范围，向有关人员发出预警信号，报告危险情况。有关人员可以根据预警信号采取适当的应急措施，避免火灾在不知情或准备不足的情况下发生，从而最大程度减轻火灾造成的损失。在常见的电力电缆火灾监测系统中，火灾预警信号一般被划分为正常与火警两种，难以体现出火灾过程的连续性。本文参照气象灾害预警信号，使用不同的颜色信号将电力电缆火灾预警信号分为蓝色信号、黄色信号、橙色信号和红色信号4种，得到电力电缆火灾预警信号评价集V，如式(1)所示。V={蓝色，黄色，橙色，红色}(1)为便于计算，使用百分制评判标度来标识电力电缆火灾预警信号，即:V={25，50，75，100}电力电缆火灾预警信号评价集划分结果如表1所示。随着预警信号颜色醒目程度的增强，电力电缆火灾发生的可能性和火灾影响的范围也逐步变大，有关人员可根据给出的预警信号采取有效措施，及时发现并除潜在风险，降低电力电缆火灾发生的概率。

4、加强电力电缆火灾风险的措施

4.1建立灵活动态管控机制

按照线路防火等级的不同，建立动态拉路序位，在发生系统接地时，优先拉开线路。由调控部门密切关注天气变化，遇大风等极端恶劣天气，对因线路带电易引发火灾等情况，及时与线路管理单位联系，经公司领导批准，并做好停电信息公告后，可将线路临时停运，在极端天气结束后及时恢复供电。对于电力电缆线路，将重合闸保护退出，避免因线路重合引发火灾事故。线路故障后，要求责任单位必须查清故障原因，确定整改措施、时限、责任人，未查明原因时不允许试送，避免因设备故障导致电气火灾事故。

4.2尝试单相接地跳闸开关

针对电力电缆线路接地易导致火灾隐患的问题，应积极探索尝试单相接地跳闸开关在线路上的使用，做到线路接地故障后能够精准隔离火灾隐患点。

4.3加强用户排查，协同治理隐患

防范电力电缆火灾，用户设备隐患排查也是不可或缺的重要方面。在专项行动中，由营销部牵头，组织专业力量，重点对用户专线中线路是否存在火灾隐患、线路运维单位是否具备相应资质、日常巡视记录是否符合要求等多个方面开展检查；由各供电所对所辖专变用户及0.4千伏动力用户的用电设备、安全防护设施、消防器材等是否合规，以及《用电安全风险确认书》、《供用电合同》等重要资料与现场是否一致等方面开展检查。对发现的问题主动协助用户做好整改工作，并提供设备维护、检修方面的技术指导，从而为用户电气设备的防火工作提供了保证。

结束语

总体来说，为了提高火力发电厂运行的可靠性和技术管理水平，确保发电厂的安全生产，实现电力电缆内部火灾的早期预警，减少电缆火灾可能造成的经济损失，应开发具有温度在线监测和火灾报警功能的非接触式线性热火灾探测器。如果在电缆运行过程中发生异常温度，非接触式电缆型温度感应火灾探测器应发出声光警报，并在计算机上明确指出引发警报的故障电缆的物理点，引导救援人员找到最初时间发生火灾的实际位置。

参考文献

[1]方鸿强,陆守香,陈潇.电力电缆隧道火灾风险影响因素识别研究[J].消防科学与技术,2019,38(05):695-698.

[2]方鸿强.城市电力电缆隧道火灾风险评诂研究[D].中国科学技术大学,2019.

[3]岳洋.集成式智能电缆沟维护系统设计与实验研究[D].河北科技大学,2019.

[4]王银辉.城市地下综合管廊运维火灾风险因素研究[J].价值工程,2019,38(05):57-60.

[5]章海玲.综合管廊火灾自动报警系统设计探讨[J].现代建筑电气,2018,9(05):29-33.