一起VLV铝芯电力电缆线路故障的调查和分析

一个生产油脂性食品粉末,而且才投入运行不久的车间的电缆沟内,电缆线路发生无焰燃烧事故,沟内电缆多处不同程度损坏,整个车间被迫停产,所幸发现及时,未酿成大祸。经现场勘察调查,发现以下几点:

(1)从该车间生产现场调查,发现磨粉机、振动筛、收集器中到处都散发出粉末,而且该粉末含有一定的油脂;

(2)作为连接电源和设备的输电线路,采用了7根型号为VLV22-0.6/13×185+1×95聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆,全部平行重叠无间隔地叠放在约40cm×40cm的电缆沟内,没有采用电缆支架;

(3)沟面上用铁板盖住,铁板与铁板之间有缝隙,每过两米,铁板上就有一个约8cm×8cm的方孔,电缆从这方孔中穿出来,并与地面上的电气设备相连接;

(4)打开铁板可见电缆几乎安放在粉末上,方孔及缝隙下的电缆约有60cm长一段被埋在厚厚的粉末中;

(5)事发当时仅闻到浓烈的异味,未见明火,也未见电器保护电路跳闸,并且燃烧点离缝隙和方孔很近;

(6)从受损的VLV铝芯电力电缆实物来看:位于上层的电缆护套表面严重炭化,钢带也已变色变形;剥开钢带,绝缘线芯不同程度炭化,但相邻的绝缘线芯之间的导体尚未连在一起,亦未见短路痕迹,其中两根炭化严重的只要稍微用力,绝缘就会脱落,而压在该电缆下方的一根电缆,仅表面局部化,内部钢带、绝缘尚未有燃烧的痕迹及任何损伤。

原因的分析

(1)从事发当时设备正常运转,控制开关并未见跳闸保护,结合受损电缆解剖情况,及事后对各开关检查来看,事发当时运行电流没有超过额定值,换句话说,起因不在过电流或过电流发生后保护电路失灵。

(2)从解剖受损电缆来看,炭化的严重程度从外护套到内部绝缘逐步递减,基本可以排除自燃是从电缆内部开始的。这种现象*符合GBPT12666.1第2.3条“无焰燃烧”的定义,即“发光但无火焰的燃烧”,这时通常会释放出较多的烟。

(3)事故现场具备无焰燃烧条件:

①VLV铝芯电力电缆长期通电,且设备处于运行状态,势必会产生热量。由于多根电缆靠在一起,而且未采用电缆支架,散热相对差些,蓄热使温度升高;再加上由于粉末积压,把电缆埋在粉末之中,使电缆的散热更是不畅,温度会随设备运行时间增加而逐步上升;

②电缆沟内积聚的粉末含有油脂,在光线、空气、温度和水分的作用下,很容易发生氧化,生成氧化物或过氧化物,并产生活性游离基,进一步加速氧化过程。如氧化过程中的热量不能及时散发,聚热后的粉末就会炭化,直至自燃。

③粉体物料在运动过程中会产生静电———不免有物料颗粒之间或物料与器壁之间的相互碰撞和摩擦,进行反复的接触和分离,这样它们之间就会产生电子转移现象,粉体及器壁上会分别带上不同符号的静电,如果设备上没有良好的接地装置,电荷的积累速率大于电荷的泄放速率,则物料的电位就会逐渐升高,以致达到产生放电火花的程度。但从设备结构和安装情况来看,都已考虑到通过接地来释放静电。

④在粉末自燃至一定时间,电缆护套被高温炭化,但由于所处环境中无充分的氧气,因此发生了无焰燃烧,油脂性粉末与聚氯乙烯燃烧时产生的浓烈异味印证了以上分析是成立的。通过钢带传热,导致绝缘层处于高温下,再经过一定时间,绝缘层也被炭化。若不及时发现,绝缘层全部破坏后极易发生短路,甚至火灾。

(4)根据分析,又对现场采集的粉末做了试验,验证粉末发热到一定程度确实会自燃。所以可以断定本次事故的主要原因是:聚热后的粉末自燃引发电缆无焰燃烧。

防范措施和建议

通过以上分析和总结,可提出以下几点措施和建议,杜绝这类事故的产生:

(1)根据不同的使用场合,必须严格按安全规范规定的要求敷设VLV铝芯电力电缆。例如有粉末(粉体、粉尘)的环境条件下,如果有可能的话,应尽可能采用垂直安装电缆,并用电缆桥架固定,有可靠的接地系统,保证每根电缆可靠接地。如果必须使用电缆沟,也应竭力避免粉末(粉体、粉尘)进入电缆沟内,保证电缆沟内干燥、清洁和良好的通风,即沟内的散热性能能满足使用的要求,一旦由于通道的封隔,蓄热使电缆温度升高时,电缆的负载能力就应酌情降低。另外,也说明了这种类型的生产车间的环境条件应保证清洁,尽可能减少粉末飞扬,并要有良好的除尘排风的装置。因为正如上述,粉沫飞扬会产生静电荷,静电荷积聚到一定数值时会发生放电,从而有可能造成爆炸和起火的重大事故;而且粉末飞扬也会危害工作人员的健康。当然这是特殊车间的厂房设计的要求,也是本文题外之事,但既是减少本事故的关键,也是*的安全措施。

(2)无论什么情况下,都要正确选用VLV铝芯电力电缆。除了考虑载流量、截面积外,如果遇到粉末、油脂等特殊场合,可以有目的地选择阻燃、低烟无卤、本安型电缆,这样可以降低事故发生,一旦事故发生也可以减少由于有毒气体造成的人员伤亡。另外要确保电缆质量,选择质量信誉高的企业作为供方;对所用的电缆要有明确的、对应的,全面的质量检验结论,做好电缆线路敷设工程存档及质量跟踪。

(3)选择合格的、有相应能力的设计和施工单位,确保设计方案的正确,施工质量的优良。

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