電氣設(shè)備控制柜內(nèi)電纜火災(zāi)實(shí)驗(yàn)研究
2017-06-05 09:28:00
祥泰電氣
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在電力、冶金、石油化工等行業(yè)中存在大量電氣設(shè)備控制柜，這些控制設(shè)施在控制室內(nèi)呈陣列布置，柜內(nèi)有大量印刷電路板（PCB板）及電纜。盡管目前使用的PCB板基材大多為FR―4型，其主要成分為溴化環(huán)氧樹(shù)脂浸潰無(wú)堿玻纖布，阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V 0級(jí)別1121，然而由于各種原因，控制柜內(nèi)電纜火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生。電纜火災(zāi)產(chǎn)生的熱煙氣會(huì)使PCB電路板及電路板上的元器件發(fā)生熱解，產(chǎn)生各種有毒有害及腐蝕性氣體通過(guò)控制柜頂部的通風(fēng)格柵向室內(nèi)擴(kuò)散，腐蝕沒(méi)有受到火災(zāi)威脅的臨近設(shè)備，使其不能正常工作，且在一定條件下明火也會(huì)向控制柜外蔓延，引燃相鄰控制柜，局部火災(zāi)發(fā)展為全局火災(zāi)。
由于該類(lèi)場(chǎng)所通常無(wú)人值班或無(wú)人值守，較民用建筑及公共場(chǎng)所火災(zāi)相比，人員傷亡較少，但與火災(zāi)燒毀大量設(shè)備產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)損失相比，由于生產(chǎn)、商業(yè)運(yùn)行中斷而造成的間接經(jīng)濟(jì)損失更為慘重。
NormanAlvares.L.LeeSchultzNeilO.KeshkiRahkonen等曾進(jìn)行了通信系統(tǒng)、石油化工企業(yè)及核電站電纜火災(zāi)起因及蔓延研究361，。Mans等進(jìn)行了電氣設(shè)備控制柜火災(zāi)全尺度模擬試驗(yàn)研究71.上述研究都以定性研究為主，因而有必要開(kāi)展電氣設(shè)備控制柜內(nèi)電纜火災(zāi)的定量化研究，以便為該類(lèi)場(chǎng)所火災(zāi)實(shí)現(xiàn)分區(qū)早期報(bào)警及快速有效滅火提供更加有效的依據(jù)。
NormanAlvares.L.LeeSchultzNeilO.KeshkiRahkonen等曾進(jìn)行了通信系統(tǒng)、石油化工企業(yè)及核電站電纜火災(zāi)起因及蔓延研究361，。Mans等進(jìn)行了電氣設(shè)備控制柜火災(zāi)全尺度模擬試驗(yàn)研究71.上述研究都以定性研究為主，因而有必要開(kāi)展電氣設(shè)備控制柜內(nèi)電纜火災(zāi)的定量化研究，以便為該類(lèi)場(chǎng)所火災(zāi)實(shí)現(xiàn)分區(qū)早期報(bào)警及快速有效滅火提供更加有效的依據(jù)。
1，每次火災(zāi)。
表2，典型火焰高度如所示。
?。╝）換氣率0.34m3/min（b）換氣率0.17m3/min不同換氣率條件下電纜火蔓延溫度曲線(xiàn)火焰高度隨時(shí)間的變化利用火焰前鋒在經(jīng)過(guò)2個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)信號(hào)峰值的時(shí)間間隔和其平均距離As，結(jié)合攝像機(jī)拍攝到的火焰高度，通過(guò)計(jì)算可以得到火焰蔓延的平均速度v最后取幾個(gè)測(cè)量區(qū)間的平均速度作為火焰蔓延平均速度，表3給出了不同工況下平均火焰蔓延速度。
表3不同換氣率條件下火焰平均蔓延速度cm/s換氣率0電氣設(shè)備控制柜施加一定的換氣率主要是為了利于散熱，單位面積上氣流速度較低，以0.4m3/min（換氣1次/min）為例，氣流速度為0.02m/s故換氣率的改變對(duì)火災(zāi)蔓延速度的影響并不明顯。
2.2不同換氣率下控制柜中心部位溫度變化規(guī)律如所示，與火蔓延速率不同的是，換氣率加大，控制柜內(nèi)對(duì)流換熱增強(qiáng)，其軸線(xiàn)上端溫度明顯升高，9熱電偶測(cè)得的最高溫度超過(guò)400C，在此溫度下，PCB板將產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的熱解現(xiàn)象，致使控制設(shè)備癱瘓。，控制柜頂部CO產(chǎn)生率及O2消耗率與換氣率成正比關(guān)系，CO達(dá)到峰值及O2消耗量達(dá)到最大時(shí)，控制柜內(nèi)電纜明火都已經(jīng)熄滅（可參見(jiàn)）其原因?yàn)閺?qiáng)制換氣時(shí)火災(zāi)煙氣向上運(yùn)動(dòng)的速度加快，同時(shí)電纜火災(zāi)為典型A類(lèi)火盡管明火已經(jīng)熄滅，但仍不能排除其內(nèi)部陰燃的可能，而后煙氣通過(guò)控制柜頂部通風(fēng)格柵向外排出，同時(shí)有新的氧氣補(bǔ)充故CO濃度逐步降低，O2濃度逐步升高，直至正常值。
電氣設(shè)備控制柜內(nèi)電纜火災(zāi)盡管蔓延比較緩慢，但火災(zāi)產(chǎn)生的熱煙氣會(huì)使柜內(nèi)rcB電路板發(fā)生強(qiáng)烈熱解，導(dǎo)致設(shè)備整體癱瘓，火焰通過(guò)控制柜頂部通風(fēng)格柵向外竄出，引燃相鄰設(shè)備和電纜橋架，局部火災(zāi)極易發(fā)展成全局火災(zāi)。
工業(yè)常用換氣率下，電纜火災(zāi)蔓延速度不至于發(fā)生本質(zhì)改變，但電子設(shè)備控制柜中的溫度場(chǎng)改變較大，換氣率越大，控制柜中央溫度升高越快，對(duì)電子設(shè)備的危害越大，有毒氣體產(chǎn)生量大幅度上升。
