电气设备控制柜内电缆火灾实验研究
2017-06-05 09:28:00
祥泰电气
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在电力、冶金、石油化工等行业中存在大量电气设备控制柜，这些控制设施在控制室内呈阵列布置，柜内有大量印刷电路板（PCB板）及电缆。尽管目前使用的PCB板基材大多为FR―4型，其主要成分为溴化环氧树脂浸溃无碱玻纤布，阻燃等级达到UL94V 0级别1121，然而由于各种原因，控制柜内电缆火灾事故时有发生。电缆火灾产生的热烟气会使PCB电路板及电路板上的元器件发生热解，产生各种有毒有害及腐蚀性气体通过控制柜顶部的通风格栅向室内扩散，腐蚀没有受到火灾威胁的临近设备，使其不能正常工作，且在一定条件下明火也会向控制柜外蔓延，引燃相邻控制柜，局部火灾发展为全局火灾。
由于该类场所通常无人值班或无人值守，较民用建筑及公共场所火灾相比，人员伤亡较少，但与火灾烧毁大量设备产生的直接经济损失相比，由于生产、商业运行中断而造成的间接经济损失更为惨重。
NormanAlvares.L.LeeSchultzNeilO.KeshkiRahkonen等曾进行了通信系统、石油化工企业及核电站电缆火灾起因及蔓延研究361，。Mans等进行了电气设备控制柜火灾全尺度模拟试验研究71.上述研究都以定性研究为主，因而有必要开展电气设备控制柜内电缆火灾的定量化研究，以便为该类场所火灾实现分区早期报警及快速有效灭火提供更加有效的依据。
NormanAlvares.L.LeeSchultzNeilO.KeshkiRahkonen等曾进行了通信系统、石油化工企业及核电站电缆火灾起因及蔓延研究361，。Mans等进行了电气设备控制柜火灾全尺度模拟试验研究71.上述研究都以定性研究为主，因而有必要开展电气设备控制柜内电缆火灾的定量化研究，以便为该类场所火灾实现分区早期报警及快速有效灭火提供更加有效的依据。
1，每次火灾。
表2，典型火焰高度如所示。
（a）换气率0.34m3/min（b）换气率0.17m3/min不同换气率条件下电缆火蔓延温度曲线火焰高度随时间的变化利用火焰前锋在经过2个温度测量点出现信号峰值的时间间隔和其平均距离As，结合摄像机拍摄到的火焰高度，通过计算可以得到火焰蔓延的平均速度v最后取几个测量区间的平均速度作为火焰蔓延平均速度，表3给出了不同工况下平均火焰蔓延速度。
表3不同换气率条件下火焰平均蔓延速度cm/s换气率0电气设备控制柜施加一定的换气率主要是为了利于散热，单位面积上气流速度较低，以0.4m3/min（换气1次/min）为例，气流速度为0.02m/s故换气率的改变对火灾蔓延速度的影响并不明显。
2.2不同换气率下控制柜中心部位温度变化规律如所示，与火蔓延速率不同的是，换气率加大，控制柜内对流换热增强，其轴线上端温度明显升高，9热电偶测得的最高温度超过400C，在此温度下，PCB板将产生非常强烈的热解现象，致使控制设备瘫痪。，控制柜顶部CO产生率及O2消耗率与换气率成正比关系，CO达到峰值及O2消耗量达到最大时，控制柜内电缆明火都已经熄灭（可参见）其原因为强制换气时火灾烟气向上运动的速度加快，同时电缆火灾为典型A类火尽管明火已经熄灭，但仍不能排除其内部阴燃的可能，而后烟气通过控制柜顶部通风格栅向外排出，同时有新的氧气补充故CO浓度逐步降低，O2浓度逐步升高，直至正常值。
电气设备控制柜内电缆火灾尽管蔓延比较缓慢，但火灾产生的热烟气会使柜内rcB电路板发生强烈热解，导致设备整体瘫痪，火焰通过控制柜顶部通风格栅向外窜出，引燃相邻设备和电缆桥架，局部火灾极易发展成全局火灾。
工业常用换气率下，电缆火灾蔓延速度不至于发生本质改变，但电子设备控制柜中的温度场改变较大，换气率越大，控制柜中央温度升高越快，对电子设备的危害越大，有毒气体产生量大幅度上升。
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