卞曉剛

摘? 要：電線電纜燃燒特性的研究分析是預(yù)測火災(zāi)危險性的關(guān)鍵與基礎(chǔ)。加強對電線電纜帶電燃燒的分析，了解電線電纜火災(zāi)燃燒研究類型，分析在役電纜溫升特征與監(jiān)測診斷技術(shù)，帶電線纜故障著火機理以及電流變量與燃燒特性相互影響等關(guān)鍵的電線電纜帶電燃燒技術(shù)與手段，可以為電線電纜帶電燃燒特性研究提供有效的參考與支持?；诖?，該文主要對電線電纜帶電燃燒進行了簡單的研究分析。

關(guān)鍵詞：電線電纜;帶電燃燒;研究技術(shù)

中圖分類號：TM247? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

電線電纜是社會生產(chǎn)以及人們生產(chǎn)的基礎(chǔ)性設(shè)施，而在國民經(jīng)濟以及電力工業(yè)的高速發(fā)展過程中，發(fā)電、輸電以及變電以及用電耗費在不斷上升。電線電纜在突顯其工作效益的同時也會出現(xiàn)線路過載、短路以及漏電的等各種危險性問題。根據(jù)我國消防部門統(tǒng)計分析，電氣火災(zāi)約為我國火災(zāi)的1/3，而因為電線電纜誘發(fā)的火災(zāi)已經(jīng)高于50%。

1 電線電纜火災(zāi)燃燒研究類型

第一類，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)測試電纜燃燒特性;第二類，應(yīng)用新型燃燒性能測試儀器進行燃燒性能的測試與評價分析，第三類，進行電纜實際敷設(shè)場所燃燒實驗，測試行為以及參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段的多數(shù)研究主要是探究電纜燃燒性能對于可能產(chǎn)生火災(zāi)后果的影響以及評價，在燃燒中后期的火場行為分析等較多，但是對于電纜早期特征的研究相對較少。

2 電線電纜帶電燃燒進展探究

2.1 在役電纜溫升特征與監(jiān)測診斷技術(shù)

線芯通電時在電流作用下會產(chǎn)生熱量，同時線芯也會利用絕緣皮向外散熱。而電纜線芯產(chǎn)熱以及散熱則直接決定了電纜不同的溫度變化狀況。在電流過大的時候，電纜線芯產(chǎn)生的熱量高于散熱的時候，其線芯則就會呈現(xiàn)持續(xù)升高，就會導(dǎo)致絕緣層或者周邊可燃物燃燒而誘發(fā)火災(zāi)。因此，要分析電纜過熱問題，分析電纜線芯的溫升規(guī)律，利用限制電纜最大載流量的方式控制電纜線芯的溫度。電纜線芯溫度計算主要可以分為熱路模型以及電纜溫度數(shù)值計算模型2種類型。

2.1.1 熱路模型

熱路模型是基于傳熱學(xué)的原理以及熱電類比法構(gòu)建，在傳熱學(xué)中根據(jù)歐姆定律以及電阻串、并聯(lián)規(guī)律分析熱量傳遞問題分析，構(gòu)建對應(yīng)熱路的分析模型。在熱路模型中構(gòu)建熱學(xué)參數(shù)等效與電學(xué)參數(shù)關(guān)系，將熱流、溫度以及熱阻等與電路中的電流、電壓等互相對應(yīng)?；陔娐放c熱路物理量之間的對應(yīng)關(guān)系，在電路與電流場理論支持下構(gòu)建電纜線芯溫度以及外表面溫度等重要因素之間的關(guān)系。熱路模型在電纜線芯溫度監(jiān)測系統(tǒng)計算中應(yīng)用得較為廣泛。

2.1.2 電纜溫度數(shù)值計算模型

電纜溫度數(shù)值計算模型主要應(yīng)用有限元、有限差分、有限容積等模型進行計算分析。有限元模型對于不規(guī)則區(qū)域中的計算具有良好的實用性，在實踐中應(yīng)用范圍較為廣泛。

2種模式對比來說，熱路模型的計算方式更為簡單，而數(shù)值計算模型精度更高。一些學(xué)者綜合2種模型優(yōu)勢提出了場路模型系統(tǒng)，就是在電纜內(nèi)部傳熱計算中通過熱路模型，而在經(jīng)典藍外部環(huán)境的傳熱計算中通過數(shù)值計算模型進行分析，可以保證其整體計算精度的同時，實現(xiàn)電纜溫度場之間的快速計算分析。基于電纜溫度計算模型，不同電纜溫度以及故障診斷技術(shù)在不斷成熟，現(xiàn)階段主要應(yīng)用的技術(shù)有數(shù)字溫度傳感器、紅外熱成像技術(shù)等。

2.2 帶電線纜故障著火機理

出現(xiàn)帶電線纜故障之后會導(dǎo)致線芯高溫或者出現(xiàn)明火等問題，通過引燃絕緣層或者其周邊臨近的可燃物而導(dǎo)致其出現(xiàn)火災(zāi)等問題，因此要分析帶電線纜故障的著火機理以及重要的故障類型，可以合理控制電纜火災(zāi)危害等問題。

線纜火災(zāi)出現(xiàn)的原因是電弧故障、電纜線芯過熱或者外部加熱等。而電弧故障線路故障主要就是由于絕緣層碳化路徑的電弧故障、外部因為高溫而造成的空氣電弧故障等因素造成的。電纜線芯過熱主要就是因為線路過載或者短路、散熱不良、接觸不良等因素造成的。而造成外部加熱則就會導(dǎo)致其絕緣層老化、絕緣能力下降造成的絕緣材料熱解進而誘發(fā)電弧問題。

2.3電流變量與燃燒特性相互影響

在絕緣外層被引燃后，火焰就會隨著電纜而逐漸蔓延，如果沒有合理控制則就會導(dǎo)致其出現(xiàn)電纜火災(zāi)等問題，在整個過程中電纜始終處于通電的狀態(tài)，電流變量對于電纜燃燒特性就會產(chǎn)生不同程度的影響。因為火焰屬于弱電離子體，其具有導(dǎo)電的特征，火焰與電場之間具有相互作用，電場特性參數(shù)則就會直接影響燃燒的穩(wěn)定性以及燃燒的強度。

為了提升燃燒效果，獲得穩(wěn)定的燃燒，相關(guān)研究人員根據(jù)電流變量以及人燃燒特性等方面對其進行了系統(tǒng)研究，通過對交流以及直流電場中對于火焰的具體形狀、溫度以及燃燒穩(wěn)定性等因素進行分析，了解到電場火焰特性參數(shù)影響就是對火焰?zhèn)鞑ニ俣犬a(chǎn)生的影響。現(xiàn)階段多數(shù)研究均是從電廠強化燃燒的角度分析，外加電場對于微尺度火焰燃燒特性產(chǎn)生的影響，這與電場闡述對于真實火災(zāi)的影響來說還是具有一定的差異性。

一些學(xué)者通過對交流電場對火焰在絕緣電線上傳播特性影響進行分析，綜合分析交流電的電壓以及頻率等因素產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)火焰的傳播速度會受到電壓等因素的影響，如果在電壓高于臨界值的時候火焰就會熄滅。對于固定的電壓其火焰?zhèn)鞑ニ俣葧S著頻率的增大而出現(xiàn)2個顯著的變化區(qū)域，在較低的頻率區(qū)間范圍中火焰的傳播速度會由于頻率的增大而減小，而在較高的頻率區(qū)間范圍中，火焰的傳播速度則就會隨著頻率的增大而出現(xiàn)不同程度的增大，甚至?xí)哂跓o電場條件下火焰的實際傳播速度。因此，要綜合電線通電影響對其系統(tǒng)分析。

也有的學(xué)者通過對通電導(dǎo)線的燃燒特性分析，了解了煙顆粒的型譜特征，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線在點燃的過程中會隨著通電電流的減少而增大，火焰的高度與其體積則會由于通電電流增大而不斷增大，利用實驗數(shù)據(jù)凝血擬合分析可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線火焰?zhèn)鞑ニ俣纫煌婋娏髦g平方之間為正比例的規(guī)律特征。

分析現(xiàn)有的已經(jīng)進行的電流變量以及燃燒特性之間的相互影響，集中分析外加電場以及燃燒之間的相互影響，尋找強化燃燒以及增強燃燒穩(wěn)定性之間的最優(yōu)電場參數(shù)設(shè)計，發(fā)現(xiàn)外加直流以及交流電場具有較為顯著的強化燃燒、提升燃燒穩(wěn)定性的效果，基于離子角度分析可以發(fā)現(xiàn)外加電廠強化燃燒有著嚴格的范圍要求，在燃燒過程中如果電場過強就會出現(xiàn)燃燒熄滅等問題，發(fā)現(xiàn)電線電纜類型的火災(zāi)，是由于電纜線芯過載發(fā)熱，引燃絕緣皮而導(dǎo)致的，在火災(zāi)中電纜可能還是處于通電的狀態(tài)，而通電電纜則在電纜絕緣層的燃燒中會對火焰的形態(tài)以及蔓延的速度產(chǎn)生不同程度的影響。但是，從整體上來說，現(xiàn)階段針對此內(nèi)容的研究相對較少，主要就是對參數(shù)變化規(guī)律的定性描述研究較多，對火災(zāi)規(guī)律的發(fā)生機理有待深入分析，各項參數(shù)預(yù)測模型數(shù)據(jù)有待增加。

通過分析可以了解，導(dǎo)線在通電時燃燒的強度以及火焰?zhèn)鞑サ乃俣葧@著增強，因此在制定電線電纜火災(zāi)規(guī)范以及標(biāo)準(zhǔn)過程中，不能以不帶電時的電纜燃燒實驗數(shù)據(jù)作為主要的依據(jù)，以免造成規(guī)范與實際不符的現(xiàn)象出現(xiàn)，影響電纜滅火的有效性。

3 結(jié)語

電纜火災(zāi)在帶電條件之下的燃燒符合實際狀況，因為實驗的手段相對較為復(fù)雜，其實現(xiàn)的難度較大，在研究中還是存在諸多的問題與不足。分析現(xiàn)階段電線電纜帶電燃燒測試的特性研究，對其進行分析研究，可以為我國電線電纜研究提供更為全面的參考與支持。

參考文獻

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