1 引 言
近期華盛頓地區(qū)檢查井蓋的爆炸已引起媒體的高度重視。許多公司試圖預(yù)測(cè)這些事件并找出一些方法來(lái)預(yù)防它們，或者至少降低它們的影響。
截止2001年，在華盛頓大約有60個(gè)電氣公司的檢查井蓋爆飛，從中噴出煙霧或火焰，其中至少有1起事件，被電視攝像頭捕獲到。
檢查井蓋爆飛事件不僅僅發(fā)生在華盛頓，相似的事件還發(fā)生在紐約、賓夕法尼亞、印第安納和加利福尼亞地區(qū)的都 市地下配電系統(tǒng)。據(jù)專家估計(jì)，每個(gè)系統(tǒng)平均每年有200多起事故發(fā)生。按嚴(yán)重程度，事件可分為3類：冒煙、起火和爆炸，其后果從人員傷亡到電力供應(yīng)中斷，財(cái)產(chǎn)損失和交通混亂。
其實(shí)，檢查井事件并不是一個(gè)新問(wèn)題。當(dāng)?shù)叵码娎|首次被使用以來(lái)就已存在。據(jù)統(tǒng)計(jì)大約每年所安裝檢查井的5%～10%會(huì)出問(wèn)題，但都不是大問(wèn)題。僅在紐約，愛(ài)迪生地區(qū)就有近25萬(wàn)個(gè)檢查井，曼哈頓地區(qū)有6.3萬(wàn)個(gè)。通過(guò)預(yù)防性維護(hù)，可大大減少檢查井事件的數(shù)量。
2 檢查井事件
預(yù)測(cè)檢查井爆飛、起火和冒煙顯然不能單靠一種方法。研究人員和配電工程師均認(rèn)為這些問(wèn)題大部分限于高壓系統(tǒng)，也可能發(fā)生在進(jìn)線和拱形覆蓋物處。但要準(zhǔn)確判斷事件發(fā)生的原因通常是較困難的。
通常發(fā)生檢查井蓋爆 飛事件必須具備2個(gè)條件：封閉的氣體和點(diǎn)火源。電纜以及其它設(shè)備的排氣、相鄰天然氣管 線的泄漏、污水管氣體、汽油溢出或者爆炸火焰的混合物構(gòu)成了進(jìn)入檢查井的氣源。這些氣體中的任何一種，一旦出現(xiàn)在檢查井或拱形覆蓋物里，它們便積聚壓力并具備了爆炸的條件。點(diǎn)火源通常是1個(gè)火花，包括電纜、接頭和開(kāi)關(guān)打火產(chǎn)生火花、拋棄的煙頭、車輛的拖鏈對(duì)石頭的磨擦而產(chǎn)生的火花。
一些工業(yè)界人士主觀認(rèn)為檢查井的冒煙、起火和爆飛更容易發(fā)生在陳舊的線路上。隨著所帶負(fù)荷的增加，陳舊線路經(jīng)常在超過(guò)使用壽命情況下和在接近上限的條件下使用。雖然已經(jīng)論證了老化和所帶負(fù)荷與其沒(méi)有直接關(guān)系，但對(duì)這些因素的影響程度的認(rèn)識(shí)仍存在分歧。
一些觀點(diǎn)認(rèn)為老化可能是主要因素，爆飛和燃燒的方式取決于聚合物電纜絕緣的退化程度。當(dāng)聚合物絕緣變脆或龜裂時(shí)，電流就會(huì)泄漏導(dǎo)致絕緣燒焦并釋放出可燃?xì)怏w，包括甲烷、丙烷、乙烯，一氧化碳和氫。隨之而來(lái)的電弧或火花即可點(diǎn)燃。同時(shí)認(rèn)為這種排氣的可能性很少發(fā)生在低絕緣鉛皮電纜上。
3 巖石鹽
Edison公司認(rèn)為老化和負(fù)荷并非是主要原因。檢查這些檢查井事件中的電纜，并未發(fā)現(xiàn)任何與老化相關(guān)的原因。所安裝的電纜，其設(shè)計(jì)壽命有100年，并且許多電纜的實(shí)際壽命能超過(guò)設(shè)計(jì)壽命。
另一種觀點(diǎn)認(rèn)為檢查井事件和冬季在街道使用的巖石鹽存在一定的關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計(jì)5年平均有1 372起事件，此數(shù)量隨著冬天冷的程度而發(fā)生變化。1998年冬天不冷，幾乎無(wú)檢查井事件，而這年正是巖石鹽用得最少的時(shí)候。
此外，由于重型卡車在街道的正常流通以及室外自動(dòng)售貨機(jī)相關(guān)的TV電纜，電話、氣、水、街道或下水道工人所造成的電纜損壞，助長(zhǎng)了地下事件的發(fā)生。一旦電纜被損壞，絕緣以某種形式破裂，這就使得鹽或鹽水溶入其中，此時(shí)電纜充當(dāng)了電解質(zhì)并形成電弧漏電產(chǎn)生氣體。至今所發(fā)現(xiàn)的氣體大部分是氫氣。如果氫氣上升至4%以上，那就是一個(gè)可爆炸混合物，根據(jù)混合物中氧含量的不同，它可能起火并燃燒，或者爆炸。
4 重負(fù)荷
電纜本身所帶的負(fù)荷至關(guān)重要。在過(guò)去的2年多時(shí)間中，PECO公司花費(fèi)了許多時(shí)間和財(cái)力，仔細(xì)研究實(shí)際負(fù)荷流經(jīng)高壓電纜的情況，增加載流能力，使電纜的負(fù)荷下降和溫度降低，結(jié)果PECO 1年平均僅發(fā)生6次檢查井事件。
電纜擠滿在導(dǎo)管中也會(huì)引起過(guò)熱。由于供電部門為了滿足電力供應(yīng)的增長(zhǎng)需求，會(huì)在現(xiàn)有導(dǎo)管中穿入盡可能多的電纜，這樣，可以避免費(fèi)用的增加，并不必挖掘城市街道以安裝新的通道。但街道及地基則傳遞壓力給導(dǎo)管及電纜，使之過(guò)熱。
5 應(yīng)對(duì)策略
為防止檢查井事件的發(fā)生，在原系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，電力部門能夠進(jìn)行如下工作：
(1) 對(duì)檢查井使用新的施工材料(例如，輕聚合塑料)。
(2) 利用拱形覆蓋物和檢查井蓋的槽溝來(lái)給覆蓋物進(jìn)行通風(fēng)。
(3) 用系繩鏈拴住檢查井蓋。
(4) 將充滿空氣或氮?dú)獾臍馇蛑萌霗z查井和拱形覆蓋物中，以使氣體可積聚空間減至最小。
(5) 安裝探測(cè)器以指示氣體的積聚。
(6) 安裝傳感器以監(jiān)測(cè)拱形覆蓋物中的電壓、電流和功率因素。
(7) 采用雙層電纜以提高對(duì)外部影響的保護(hù)能力。
(8) 給電纜纏上防弧帶以保護(hù)鄰近的電纜線。
另外，電力部門要加大檢查井的檢查力度以防患于未然。許多公司均承諾每年要探查一定數(shù)量的檢查井，并將這些探查工作視為非常重要的工作。
Pepco和Edison公司倡導(dǎo)帶縫隙的檢查井蓋。Pepco已在喬治敦和華盛頓商業(yè)區(qū)的人行道和十字路安裝了3 000多個(gè)帶縫隙的檢查井蓋。電力部門聲稱帶縫隙的檢查井蓋尚未安裝在主干道上，因?yàn)榭p隙將使更多的碎片和液體流入檢查井中。
Edison公司設(shè)計(jì)了一種可通風(fēng)的帶罩檢查井蓋，它能避免水流入檢查井。實(shí)驗(yàn)室的初步試驗(yàn)表明是可行的，并正在試驗(yàn)看其是否能承載城市的重荷。
系繩把柄由鋼絲 繩制作，典型長(zhǎng)度為120～180 cm，已被成功應(yīng)用。其它應(yīng)對(duì)措施的應(yīng)用情況為：氣球的使用表明是有效的，但維護(hù)人員難以進(jìn)入仍是一個(gè)問(wèn)題。氣體傳感器被認(rèn)為是一種有前景的方法，但它在檢查井中的使用才剛剛開(kāi)始。防弧帶已在PECO和Pepco使用。PECO使用纖維玻璃防弧帶對(duì)一些高壓電纜進(jìn)行了全部長(zhǎng)度的纏繞，Pepco使用蘇格蘭77號(hào)防弧帶纏繞高壓電纜的接頭。
大部分試驗(yàn)和上述應(yīng)對(duì)技術(shù)的論證工作正在由Lennox，Mass的EPRI的地下爆炸試驗(yàn)設(shè)備實(shí)施。Edison公司的帶通風(fēng)功能的檢查井蓋以及大部分目前已知曉的應(yīng)對(duì)方法的試驗(yàn)正在進(jìn)行。另外，EPRI作為該項(xiàng)目的信息收集單位，正在尋求支持進(jìn)一步研究提供資金的單位。
EPRI的電力輸送經(jīng)理表示，目前在此領(lǐng)域需要電力部門認(rèn)同的是建立一個(gè)關(guān)于這些事件知識(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)；并希望建立基金以使明年將此項(xiàng)工作做得更細(xì)；同時(shí)對(duì)電力部門愿意參與此項(xiàng)工作抱有極大興趣。 (William Nesbit 美國(guó))
近期華盛頓地區(qū)檢查井蓋的爆炸已引起媒體的高度重視。許多公司試圖預(yù)測(cè)這些事件并找出一些方法來(lái)預(yù)防它們，或者至少降低它們的影響。
截止2001年，在華盛頓大約有60個(gè)電氣公司的檢查井蓋爆飛，從中噴出煙霧或火焰，其中至少有1起事件，被電視攝像頭捕獲到。
檢查井蓋爆飛事件不僅僅發(fā)生在華盛頓，相似的事件還發(fā)生在紐約、賓夕法尼亞、印第安納和加利福尼亞地區(qū)的都 市地下配電系統(tǒng)。據(jù)專家估計(jì)，每個(gè)系統(tǒng)平均每年有200多起事故發(fā)生。按嚴(yán)重程度，事件可分為3類：冒煙、起火和爆炸，其后果從人員傷亡到電力供應(yīng)中斷，財(cái)產(chǎn)損失和交通混亂。
其實(shí)，檢查井事件并不是一個(gè)新問(wèn)題。當(dāng)?shù)叵码娎|首次被使用以來(lái)就已存在。據(jù)統(tǒng)計(jì)大約每年所安裝檢查井的5%～10%會(huì)出問(wèn)題，但都不是大問(wèn)題。僅在紐約，愛(ài)迪生地區(qū)就有近25萬(wàn)個(gè)檢查井，曼哈頓地區(qū)有6.3萬(wàn)個(gè)。通過(guò)預(yù)防性維護(hù)，可大大減少檢查井事件的數(shù)量。
2 檢查井事件
預(yù)測(cè)檢查井爆飛、起火和冒煙顯然不能單靠一種方法。研究人員和配電工程師均認(rèn)為這些問(wèn)題大部分限于高壓系統(tǒng)，也可能發(fā)生在進(jìn)線和拱形覆蓋物處。但要準(zhǔn)確判斷事件發(fā)生的原因通常是較困難的。
通常發(fā)生檢查井蓋爆 飛事件必須具備2個(gè)條件：封閉的氣體和點(diǎn)火源。電纜以及其它設(shè)備的排氣、相鄰天然氣管 線的泄漏、污水管氣體、汽油溢出或者爆炸火焰的混合物構(gòu)成了進(jìn)入檢查井的氣源。這些氣體中的任何一種，一旦出現(xiàn)在檢查井或拱形覆蓋物里，它們便積聚壓力并具備了爆炸的條件。點(diǎn)火源通常是1個(gè)火花，包括電纜、接頭和開(kāi)關(guān)打火產(chǎn)生火花、拋棄的煙頭、車輛的拖鏈對(duì)石頭的磨擦而產(chǎn)生的火花。
一些工業(yè)界人士主觀認(rèn)為檢查井的冒煙、起火和爆飛更容易發(fā)生在陳舊的線路上。隨著所帶負(fù)荷的增加，陳舊線路經(jīng)常在超過(guò)使用壽命情況下和在接近上限的條件下使用。雖然已經(jīng)論證了老化和所帶負(fù)荷與其沒(méi)有直接關(guān)系，但對(duì)這些因素的影響程度的認(rèn)識(shí)仍存在分歧。
一些觀點(diǎn)認(rèn)為老化可能是主要因素，爆飛和燃燒的方式取決于聚合物電纜絕緣的退化程度。當(dāng)聚合物絕緣變脆或龜裂時(shí)，電流就會(huì)泄漏導(dǎo)致絕緣燒焦并釋放出可燃?xì)怏w，包括甲烷、丙烷、乙烯，一氧化碳和氫。隨之而來(lái)的電弧或火花即可點(diǎn)燃。同時(shí)認(rèn)為這種排氣的可能性很少發(fā)生在低絕緣鉛皮電纜上。
3 巖石鹽
Edison公司認(rèn)為老化和負(fù)荷并非是主要原因。檢查這些檢查井事件中的電纜，并未發(fā)現(xiàn)任何與老化相關(guān)的原因。所安裝的電纜，其設(shè)計(jì)壽命有100年，并且許多電纜的實(shí)際壽命能超過(guò)設(shè)計(jì)壽命。
另一種觀點(diǎn)認(rèn)為檢查井事件和冬季在街道使用的巖石鹽存在一定的關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計(jì)5年平均有1 372起事件，此數(shù)量隨著冬天冷的程度而發(fā)生變化。1998年冬天不冷，幾乎無(wú)檢查井事件，而這年正是巖石鹽用得最少的時(shí)候。
此外，由于重型卡車在街道的正常流通以及室外自動(dòng)售貨機(jī)相關(guān)的TV電纜，電話、氣、水、街道或下水道工人所造成的電纜損壞，助長(zhǎng)了地下事件的發(fā)生。一旦電纜被損壞，絕緣以某種形式破裂，這就使得鹽或鹽水溶入其中，此時(shí)電纜充當(dāng)了電解質(zhì)并形成電弧漏電產(chǎn)生氣體。至今所發(fā)現(xiàn)的氣體大部分是氫氣。如果氫氣上升至4%以上，那就是一個(gè)可爆炸混合物，根據(jù)混合物中氧含量的不同，它可能起火并燃燒，或者爆炸。
4 重負(fù)荷
電纜本身所帶的負(fù)荷至關(guān)重要。在過(guò)去的2年多時(shí)間中，PECO公司花費(fèi)了許多時(shí)間和財(cái)力，仔細(xì)研究實(shí)際負(fù)荷流經(jīng)高壓電纜的情況，增加載流能力，使電纜的負(fù)荷下降和溫度降低，結(jié)果PECO 1年平均僅發(fā)生6次檢查井事件。
電纜擠滿在導(dǎo)管中也會(huì)引起過(guò)熱。由于供電部門為了滿足電力供應(yīng)的增長(zhǎng)需求，會(huì)在現(xiàn)有導(dǎo)管中穿入盡可能多的電纜，這樣，可以避免費(fèi)用的增加，并不必挖掘城市街道以安裝新的通道。但街道及地基則傳遞壓力給導(dǎo)管及電纜，使之過(guò)熱。
5 應(yīng)對(duì)策略
為防止檢查井事件的發(fā)生，在原系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，電力部門能夠進(jìn)行如下工作：
(1) 對(duì)檢查井使用新的施工材料(例如，輕聚合塑料)。
(2) 利用拱形覆蓋物和檢查井蓋的槽溝來(lái)給覆蓋物進(jìn)行通風(fēng)。
(3) 用系繩鏈拴住檢查井蓋。
(4) 將充滿空氣或氮?dú)獾臍馇蛑萌霗z查井和拱形覆蓋物中，以使氣體可積聚空間減至最小。
(5) 安裝探測(cè)器以指示氣體的積聚。
(6) 安裝傳感器以監(jiān)測(cè)拱形覆蓋物中的電壓、電流和功率因素。
(7) 采用雙層電纜以提高對(duì)外部影響的保護(hù)能力。
(8) 給電纜纏上防弧帶以保護(hù)鄰近的電纜線。
另外，電力部門要加大檢查井的檢查力度以防患于未然。許多公司均承諾每年要探查一定數(shù)量的檢查井，并將這些探查工作視為非常重要的工作。
Pepco和Edison公司倡導(dǎo)帶縫隙的檢查井蓋。Pepco已在喬治敦和華盛頓商業(yè)區(qū)的人行道和十字路安裝了3 000多個(gè)帶縫隙的檢查井蓋。電力部門聲稱帶縫隙的檢查井蓋尚未安裝在主干道上，因?yàn)榭p隙將使更多的碎片和液體流入檢查井中。
Edison公司設(shè)計(jì)了一種可通風(fēng)的帶罩檢查井蓋，它能避免水流入檢查井。實(shí)驗(yàn)室的初步試驗(yàn)表明是可行的，并正在試驗(yàn)看其是否能承載城市的重荷。
系繩把柄由鋼絲 繩制作，典型長(zhǎng)度為120～180 cm，已被成功應(yīng)用。其它應(yīng)對(duì)措施的應(yīng)用情況為：氣球的使用表明是有效的，但維護(hù)人員難以進(jìn)入仍是一個(gè)問(wèn)題。氣體傳感器被認(rèn)為是一種有前景的方法，但它在檢查井中的使用才剛剛開(kāi)始。防弧帶已在PECO和Pepco使用。PECO使用纖維玻璃防弧帶對(duì)一些高壓電纜進(jìn)行了全部長(zhǎng)度的纏繞，Pepco使用蘇格蘭77號(hào)防弧帶纏繞高壓電纜的接頭。
大部分試驗(yàn)和上述應(yīng)對(duì)技術(shù)的論證工作正在由Lennox，Mass的EPRI的地下爆炸試驗(yàn)設(shè)備實(shí)施。Edison公司的帶通風(fēng)功能的檢查井蓋以及大部分目前已知曉的應(yīng)對(duì)方法的試驗(yàn)正在進(jìn)行。另外，EPRI作為該項(xiàng)目的信息收集單位，正在尋求支持進(jìn)一步研究提供資金的單位。
EPRI的電力輸送經(jīng)理表示，目前在此領(lǐng)域需要電力部門認(rèn)同的是建立一個(gè)關(guān)于這些事件知識(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)；并希望建立基金以使明年將此項(xiàng)工作做得更細(xì)；同時(shí)對(duì)電力部門愿意參與此項(xiàng)工作抱有極大興趣。 (William Nesbit 美國(guó))
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