狭长空间内220 kV大截面电缆火灾燃烧特点及烟气控制实验研究

为避免或减小狭长空间内高压电缆发生火灾的可能性,建立实验模型,研究狭长空间内220 kV大截面电缆燃烧行为及火蔓延规律,分析电缆火灾下狭长空间顶棚温度分布特征,结合电缆燃烧过程,设置5种不同排烟风速,探究排烟风速对其排烟效率的影响。研究结果表明:大截面电缆阻燃外护套受火后会形成高温熔融物,滴落在底板上的高温熔融物燃烧形成的火焰不断撞击电缆底部,在电缆底部形成的拓展火焰持续加热,引燃电缆外护套的未燃段,进而导致电缆外护套底部火焰在热对流和辐射的作用下稳定蔓延;狭长空间顶棚温度峰值及熔滴火焰前锋位置随着电缆阻燃外护套的持续燃烧不断推移;大截面电缆火焰蔓延速度呈现先增大、后稳定、再减小趋势;电缆燃烧过程中会产生大量有毒烟气,采用侧向排烟模式能够有效降低狭长空间内烟气浓度。研究结果可为狭长空间内敷设电缆的消防排烟设计提供参考。

分散式排管敷设电缆群温度场的流固耦合计算

排管敷设电缆群温度场是一个传导、对流和辐射3种传热方式的耦合过程,电缆群温度场和载流量计算必须考虑排管内部的空气自然对流和辐射传热。为此,基于传热学的基本原理,建立了10kV地下排管敷设电缆本体温度场域和电缆整体温度场域的有限元计算模型。采用有限元与流函数-涡量法相结合的方法,实现了传导、自然对流和辐射3种传热方式的流固耦合计算。借助于有限元分析软件ANSYS,得到含有内部空气对流和辐射的分散式排管敷设电缆群温度场分布。利用有限元和流函数-涡量法计算,克服了现有标准和文献中根据经验公式计算空气层热阻而引起的误差及不足,提高了计算精度。

10kV地下排管电缆的分布式光纤在线测温技术的应用研究

在电力电缆监测中,温度是一个非常关键的参数,精确的、连续的温度数据对于电力电缆的工作状态监测、动态负荷测定、过热点报警和电缆管道的火灾监测等都具有非常重要的意义。笔者采用基于拉曼散射效应和拉曼光学时域反射测量技术的分布式光纤测温系统,对10kV地下排管敷设的电缆温度进行实时地、多测量点监测,获得了精确的点位温度值,可有效用于在线连续监测,为电缆载流量的确定提供了参考数据。

超细干粉和七氟丙烷灭火剂对电缆沟火灾灭火效能影响研究

建立全尺寸电缆沟模拟试验模型,分析电缆沟顶部温度分布特征,并结合耦合火源的发展过程,分别采取超细干粉、七氟丙烷两种灭火剂开展试验,以分析灭火器-火源距离和灭火剂类别对耦合火源灭火效果的影响。研究发现:耦合火源诱发顶棚温度衰减与距离呈现指数关系;当灭火器布置间距较大时,会使灭火器无法达到响应温度,而导致灭火系统失效;超细干粉与七氟丙烷灭火剂都具备化学抑制、冷却以及窒息效果,由于七氟丙烷在灭火过程中存在液态转化为气态的过程,其冷却效果更好,在喷出瞬间,能够迅速排出电缆沟内的空气,增强了受限空间内的窒息效果,最终灭火成功。试验采用220 kV大截面电缆(直径16 cm),导致上部大截面电缆对下部火源的遮挡效果更为显著,减少了超细干粉与燃烧物表面的接触面积,进而削弱了超细干粉的灭火效果,最终导致灭火失败。

220 kV高压电缆火灾传热及燃烧特性试验研究

为研究220 kV高压电缆火灾传热及燃烧特性,开展全尺寸火灾试验,记录高压电缆内部温度分布及燃烧现象,分析电缆线芯、交联聚乙烯、填充材料以及外护套温度传播过程。结果表明:220 kV高压电缆火灾电缆铜芯与挤包皱纹铝护套之间在燃烧过程中会出现空洞现象;高压电缆受热后,内部铜芯在纵向不同位置处的升温响应时间基本一致。此外,在电缆受热阶段,线芯、交联聚乙烯、填充材料以及外护套平均温度梯度分别为2.125、1.938、1.688、1.375℃/cm;在火灾持续阶段,由于交联聚乙烯的热导率较差,随其与火源距离的增加,温度变化存在明显的滞后现象,交联聚乙烯燃烧蔓延平均速度约为3.6 cm/min;高压电缆交联聚乙烯绝缘部分受热后会形成熔融物,并在电缆端口不断累积,当其所受重力大于表面张力后,将形成高温熔滴,极易引燃下方可燃物,具有更大的危险性。

开放与受限条件下电缆燃烧特性模拟对比研究

为对比研究开放与受限条件下的电缆火灾燃烧行为,采用CFD数值模拟软件建立了全尺寸电缆燃烧模型,同时考虑了不同间距对电缆燃烧特性的影响,并将开放与受限条件下的计算结果进行对比,分析了两种条件下电缆火灾中各工况的温度、O_(2)浓度。结果表明:开放条件下的电缆燃烧主要属于燃料控制型,而受限条件下的电缆燃烧主要属于先燃料控制型,后通风控制型。在开放条件下,氧气充足,燃烧更为充分,形成的火焰高度及温度更高,更容易引燃上方可燃物体;而在受限条件下,电缆火焰受到顶板限制形成的顶棚射流,会加强火焰对电缆的热辐射作用,有助于电缆燃烧。但由于侧壁的存在,电缆燃烧过程中的空气卷吸受到了一定的限制,由于通风不足,受限空间内的O_(2)浓度逐渐下降,电缆燃烧受到抑制,甚至熄灭,而随着空气的补充,电缆将可能出现复燃现象。此外,两种条件下电缆间距对燃烧的影响均较为明显,当间距较小时,燃烧电缆之间的影响显著,燃烧更为剧烈,而随着电缆间距增大,燃烧电缆间的相互热辐射减弱,更接近于单根电缆的独立燃烧,其中开放条件下相对更为明显。

地下电力电缆群敷设水冷管道模型的研究

随着城市用电负荷需求的日益增大,采取适当的措施提高电缆群的载流能力有重要研究意义。文中主要研究了在电缆群中敷设水冷管道这种增容方式,即水冷管道中对流换热带走电缆群产生的热量,使得电缆群区域降温,从而提高电缆群载流量。首先建立电缆群敷设水冷管道模型,然后对水流体的流动因素进行有限元分析,并计算载流量,从而验证这种方法对提升电缆载流量的效果。通过Ansys仿真计算的结果数据可知,对于水冷管道模型,水流温度及流速是影响电缆群载流量提升效果的主因,其改善电缆群的散热效果。电缆群载流量的提高可达28%。