电线电缆带电燃烧进展的研究

摘  要：电线电缆燃烧特性的研究分析是预测火灾危险性的关键与基础。加强对电线电缆带电燃烧的分析，了解电线电缆火灾燃烧研究类型，分析在役电缆温升特征与监测诊断技术，带电线缆故障着火机理以及电流变量与燃烧特性相互影响等关键的电线电缆带电燃烧技术与手段，可以为电线电缆带电燃烧特性研究提供有效的参考与支持。基于此，该文主要对电线电缆带电燃烧进行了简单的研究分析。

关键词：电线电缆;带电燃烧;研究技术

中图分类号：TM247        文献标志码：A

电线电缆是社会生产以及人们生产的基础性设施，而在国民经济以及电力工业的高速发展过程中，发电、输电以及变电以及用电耗费在不断上升。电线电缆在突显其工作效益的同时也会出现线路过载、短路以及漏电的等各种危险性问题。根据我国消防部门统计分析，电气火灾约为我国火灾的1/3，而因为电线电缆诱发的火灾已经高于50%。

1 电线电缆火灾燃烧研究类型

第一类，根据国际标准以及国家标准测试电缆燃烧特性;第二类，应用新型燃烧性能测试仪器进行燃烧性能的测试与评价分析，第三类，进行电缆实际敷设场所燃烧实验，测试行为以及参数标准。

通过分析可以发现现阶段的多数研究主要是探究电缆燃烧性能对于可能产生火灾后果的影响以及评价，在燃烧中后期的火场行为分析等较多，但是对于电缆早期特征的研究相对较少。

2 电线电缆带电燃烧进展探究

2.1 在役电缆温升特征与监测诊断技术

线芯通电时在电流作用下会产生热量，同时线芯也会利用绝缘皮向外散热。而电缆线芯产热以及散热则直接决定了电缆不同的温度变化状况。在电流过大的时候，电缆线芯产生的热量高于散热的时候，其线芯则就会呈现持续升高，就会导致绝缘层或者周边可燃物燃烧而诱发火灾。因此，要分析电缆过热问题，分析电缆线芯的温升规律，利用限制电缆最大载流量的方式控制电缆线芯的温度。电缆线芯温度计算主要可以分为热路模型以及电缆温度数值计算模型2种类型。

2.1.1 热路模型

热路模型是基于传热学的原理以及热电类比法构建，在传热学中根据欧姆定律以及电阻串、并联规律分析热量传递问题分析，构建对应热路的分析模型。在热路模型中构建热学参数等效与电学参数关系，将热流、温度以及热阻等与电路中的电流、电压等互相对应。基于电路与热路物理量之间的对应关系，在电路与电流场理论支持下构建电缆线芯温度以及外表面温度等重要因素之间的关系。热路模型在电缆线芯温度监测系统计算中应用得较为广泛。

2.1.2 电缆温度数值计算模型

电缆温度数值计算模型主要应用有限元、有限差分、有限容积等模型进行计算分析。有限元模型对于不规则区域中的计算具有良好的实用性，在实践中应用范围较为广泛。

2种模式对比来说，热路模型的计算方式更为简单，而数值计算模型精度更高。一些学者综合2种模型优势提出了场路模型系统，就是在电缆内部传热计算中通过热路模型，而在经典蓝外部环境的传热计算中通过数值计算模型进行分析，可以保证其整体计算精度的同时，实现电缆温度场之间的快速计算分析。基于电缆温度计算模型，不同电缆温度以及故障诊断技术在不断成熟，现阶段主要应用的技术有数字温度传感器、红外热成像技术等。

2.2 带电线缆故障着火机理

出现带电线缆故障之后会导致线芯高温或者出现明火等问题，通过引燃绝缘层或者其周边临近的可燃物而导致其出现火灾等问题，因此要分析带电线缆故障的着火机理以及重要的故障类型，可以合理控制电缆火灾危害等问题。

线缆火灾出现的原因是电弧故障、电缆线芯过热或者外部加热等。而电弧故障线路故障主要就是由于绝缘层碳化路径的电弧故障、外部因为高温而造成的空气电弧故障等因素造成的。电缆线芯过热主要就是因为线路过载或者短路、散热不良、接触不良等因素造成的。而造成外部加热则就会导致其绝缘层老化、绝缘能力下降造成的绝缘材料热解进而诱发电弧问题。

2.3电流变量与燃烧特性相互影响

在绝缘外层被引燃后，火焰就会随着电缆而逐渐蔓延，如果没有合理控制则就会导致其出现电缆火灾等问题，在整个过程中电缆始终处于通电的状态，电流变量对于电缆燃烧特性就会产生不同程度的影响。因为火焰属于弱电离子体，其具有导电的特征，火焰与电场之间具有相互作用，电场特性参数则就会直接影响燃烧的稳定性以及燃烧的强度。

为了提升燃烧效果，获得稳定的燃烧，相关研究人员根据电流变量以及人燃烧特性等方面对其进行了系统研究，通过对交流以及直流电场中对于火焰的具体形状、温度以及燃烧稳定性等因素进行分析，了解到电场火焰特性参数影响就是对火焰传播速度产生的影响。现阶段多数研究均是从电厂强化燃烧的角度分析，外加电场对于微尺度火焰燃烧特性产生的影响，这与电场阐述对于真实火灾的影响来说还是具有一定的差异性。

一些学者通过对交流电场对火焰在绝缘电线上传播特性影响进行分析，综合分析交流电的电压以及频率等因素产生的影响，发现火焰的传播速度会受到电压等因素的影响，如果在电压高于临界值的时候火焰就会熄灭。对于固定的电压其火焰传播速度会随着频率的增大而出现2个显著的变化区域，在较低的频率区间范围中火焰的传播速度会由于频率的增大而减小，而在较高的频率区间范围中，火焰的传播速度则就会随着频率的增大而出现不同程度的增大，甚至会高于无电场条件下火焰的实际传播速度。因此，要综合电线通电影响对其系统分析。

也有的学者通过对通电导线的燃烧特性分析，了解了烟颗粒的型谱特征，发现导线在点燃的过程中会随着通电电流的减少而增大，火焰的高度与其体积则会由于通电电流增大而不断增大，利用实验数据凝血拟合分析可以发现导线火焰传播速度一通电电流之间平方之间为正比例的规律特征。

分析现有的已经进行的电流变量以及燃烧特性之间的相互影响，集中分析外加电场以及燃烧之间的相互影响，寻找强化燃烧以及增强燃烧稳定性之间的最优电场参数设计，发现外加直流以及交流电场具有较为显著的强化燃烧、提升燃烧稳定性的效果，基于离子角度分析可以发现外加电厂强化燃烧有着严格的范围要求，在燃烧过程中如果电场过强就会出现燃烧熄灭等问题，发现电线电缆类型的火灾，是由于电缆线芯过载发热，引燃绝缘皮而导致的，在火灾中电缆可能还是处于通电的状态，而通电电缆则在电缆绝缘层的燃烧中会对火焰的形态以及蔓延的速度产生不同程度的影响。但是，从整体上来说，现阶段针对此内容的研究相对较少，主要就是对参数变化规律的定性描述研究较多，对火灾规律的发生机理有待深入分析，各项参数预测模型数据有待增加。

通过分析可以了解，导线在通电时燃烧的强度以及火焰传播的速度会显著增强，因此在制定电线电缆火灾规范以及标准过程中，不能以不帶电时的电缆燃烧实验数据作为主要的依据，以免造成规范与实际不符的现象出现，影响电缆灭火的有效性。

3 结语

电缆火灾在带电条件之下的燃烧符合实际状况，因为实验的手段相对较为复杂，其实现的难度较大，在研究中还是存在诸多的问题与不足。分析现阶段电线电缆带电燃烧测试的特性研究，对其进行分析研究，可以为我国电线电缆研究提供更为全面的参考与支持。

参考文献

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