Page 40 - 电力与能源2023年第三期

234 王舒寒，等：基于高压电缆燃烧试验的电缆隧道末端火灾模拟

越快，温度降低越快，CO 含量越高；文献［6］利用 表 1 220 kV 交联聚乙烯高压电缆密度检测结果
FDS 进行隧道火灾数值模拟，将模拟结果中的温 次数 试样长 试样直 试样体 试样质 密度/
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度/m 径/m 积/m 3 量/kg （kg·m ）
度、CO 浓度和能见度作为分析指标，通过正交试 第一次 0.144 85 0.122 31
验分析发现，通风风速、火源功率、火源位置对隧 第二次 0.147 13 0.121 38
0.001 71 2.680 6 1 565.17
第三次 0.148 36 0.121 97
道火灾的影响依次减小。
第四次 0.146 78 0.121 89
由于电缆隧道火灾的特殊性，必须对高压电
时的热释放率最大，为 228 kW·m 。0～30 s 在
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缆的燃烧特性进行试验，而以往电缆隧道火灾模
持续的辐射热作用下，电缆的热释放率呈直线式
拟的数据取值有一定的不确定性。本文通过将电
激增；随后在金属护套的阻燃作用下，热释放率有
缆燃烧试验得到的确切数据代入 FDS 仿真软件
所下降，经过约 150 s 的热量积聚，电缆内部的绝
进行电缆隧道的火灾模拟，使得模拟的结果更贴
缘层开始燃烧，热释放率又开始上升；然后随着
近真实的结果，以此为电缆隧道火灾后续的排烟、
绝 缘 层 的 燃 烧 殆 尽 ，热 释 放 率 开 始 缓 慢 下 降 至
救援提供合理有效的指导。
30 kW·m ，但并未降至 0 kW·m ，可见燃烧结
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1 电缆燃烧试验 束后，电缆残渣依然会释放出少许的热量。
由图 2 可知，电缆燃烧的总热释放量一直处
近年来，能够真实反映材料燃烧性能的理想
试验仪器为锥形量热仪，真实火灾的燃烧环境和 于上升状态，0～700 s 上升趋势比较明显，700 s 后

试验环境极其相似。它通过氧消耗的原理来测定 总热释放量上升趋势开始变缓，最终燃烧结束时，
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可燃材料在火灾中的燃烧参数所得到的相关数 共释放热量 151 MJ·m 。
据，如热释放率、有效燃烧热、点燃时间、总释放 2.2 热量释放
交联聚乙烯高压电缆燃烧试验热释放率曲线
热、烟气及毒性参数和质量变化等，用以评价试验
如图 1 所示，总热释放量曲线如图 2 所示，电缆燃
材料在火灾中的燃烧行为。
烧状态如图 3 所示。
考虑到试验结果的实用价值，本试验选取了
上海市某电缆隧道内广泛使用的电力电缆进行试
验，即型号为 ZB-YJLW03-Z 的 220 kV 交联聚乙
烯高压电缆。试验依照 ISO 5660-1 对火反应试验
——热释放、产烟量及质量损失率，第 1 部分：热

释放速率（锥形量热仪法）进行，采用锥形量热仪
对高压电缆进行热辐射燃烧试验，主要由燃烧室、
载重台、氧分析仪、烟测量系统通风装置及有关辅
助设备等六部分组成，并选择辐射热引燃的方式， 图 1 电缆燃烧试验热释放率曲线
辐射功率为 50 kW·m 。
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2 试验结果分析

2.1 密度
交联聚乙烯电缆密度试验主要通过电子天平和
数显卡尺测得，测试环境温度为23 ℃，湿度为53.1%。
通过质量与体积的比值得到交联聚乙烯电缆的密度，
测量 4 次并取平均值，试验结果见表 1。
由图 1 可知，电缆的点燃时间在 30 s 左右，此 图 2 电缆燃烧试验总热释放量曲线