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火灾条件下电缆失效特性及其预测方法研究

李金梅  
【摘要】:电缆在火灾中丧失工作能力是引发灾害扩大的主要原因。认识火灾条件下电缆失效特性,可为电缆定量筛选,以及电缆工程的生命周期管理和火灾概率风险评估提供科学依据和应用技术,对提高重要工程安全管理能力、遏制重特大安全事故发生具有重要意义。通过SDR-1型电缆热辐射试验台开展的YJV、ZR-VV、WDZ-HK3-PYJP3YJP3和ZR-KYJV电缆试样模拟火灾实验,研究了电缆材料、结构尺寸和线芯数量等电缆内部结构因素对电缆绝缘失效特性的影响,确定了主导因素和影响规律。绝缘层材料是影响电缆绝缘失效温度的主导因素,决定了热破坏作用下电缆的易损程度。其他电缆内部结构因素是影响电缆绝缘失效时间的主导因素,决定了外界热量向电缆内部的传热进程。对气候老化因素影响进行了研究,通过在SDR-1型电缆热辐射试验台对热、氙灯和臭氧等人工气候老化后的ZR-KVV、ZR-KYJV和WDZ-HK3-PYJP3YJP3电缆试样开展模拟火灾实验,研究了气候老化类型和老化时间对电缆绝缘失效特性的影响,揭示了热、日晒和臭氧作用对热固型电缆和热塑型电缆影响规律和影响程度的差异。通过构建电缆老化寿命曲线,建立了电缆绝缘失效温度和电缆绝缘失效时间与实际在役年限的关联。提出了一维三层结构单根电缆的简化物理模型和成束敷设电缆简化方案,对火灾条件下电缆绝缘失效预测方法进行了研究。通过构建微元体导热微分方程,获得了电缆内部温度分布,建立了不同敷设方式下的一系列电缆绝缘失效预测模型;通过简化成束敷设方式下的内部电缆和外层电缆,建立了适用于外部电缆和内部电缆绝缘失效的预测模型。结合实例,对核电厂配电室火灾中不同敷设方式电缆的绝缘失效概率进行了分析。


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