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)測這些事件并找出一些方法來預(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，每個系統(tǒng)平均每年有200多起事故發(fā)生。按嚴重程度，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，財產(chǎn)損失和交通混亂。
其實，檢查井事件并不是一個新問題。當?shù)叵码娎|首次被使用以來就已存在。據(jù)統(tǒng)計大約每年所安裝檢查井的5%～10%會出問題，但都不是大問題。僅在紐約，愛迪生地區(qū)就有近25萬個檢查井，曼哈頓地區(qū)有6.3萬個。通過預(yù)防性維護，可大大減少檢查井事件的數(shù)量。
2 檢查井事件
預(yù)測檢查井爆飛、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為這些問題大部分限于高壓系統(tǒng)，也可能發(fā)生在進線和拱形覆蓋物處。但要準確判斷事件發(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個條件：封閉的氣體和點火源。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。點火源通常是1個火花，包括電纜、接頭和開關(guān)打火產(chǎn)生火花、拋棄的煙頭、車輛的拖鏈對石頭的磨擦而產(chǎn)生的火花。
一些工業(yè)界人士主觀認為檢查井的冒煙、起火和爆飛更容易發(fā)生在陳舊的線路上。隨著所帶負荷的增加，陳舊線路經(jīng)常在超過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荷與其沒有直接關(guān)系，但對這些因素的影響程度的認識仍存在分歧。
一些觀點認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。當聚合物絕緣變脆或龜裂時，電流就會泄漏導致絕緣燒焦并釋放出可燃氣體，包括甲烷、丙烷、乙烯，一氧化碳和氫。隨之而來的電弧或火花即可點燃。同時認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公司認為老化和負荷并非是主要原因。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)計壽命有100年，并且許多電纜的實際壽命能超過設(shè)計壽命。
另一種觀點認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，幾乎無檢查井事件，而這年正是巖石鹽用得最少的時候。
此外，由于重型卡車在街道的正常流通以及室外自動售貨機相關(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，此時電纜充當了電解質(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 重負荷
電纜本身所帶的負荷至關(guān)重要。在過去的2年多時間中，PECO公司花費了許多時間和財力，仔細研究實際負荷流經(jīng)高壓電纜的情況，增加載流能力，使電纜的負荷下降和溫度降低，結(jié)果PECO 1年平均僅發(fā)生6次檢查井事件。
電纜擠滿在導管中也會引起過熱。由于供電部門為了滿足電力供應(yīng)的增長需求，會在現(xiàn)有導管中穿入盡可能多的電纜，這樣，可以避免費用的增加，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管及電纜，使之過熱。
5 應(yīng)對策略
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，電力部門能夠進行如下工作：
(1) 對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給覆蓋物進行通風。
(3) 用系繩鏈拴住檢查井蓋。
(4) 將充滿空氣或氮氣的氣球置入檢查井和拱形覆蓋物中，以使氣體可積聚空間減至最小。
(5) 安裝探測器以指示氣體的積聚。
(6) 安裝傳感器以監(jiān)測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外部影響的保護能力。
(8) 給電纜纏上防弧帶以保護鄰近的電纜線。
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，因為縫隙將使更多的碎片和液體流入檢查井中。
Edison公司設(shè)計了一種可通風的帶罩檢查井蓋，它能避免水流入檢查井。實驗室的初步試驗表明是可行的，并正在試驗看其是否能承載城市的重荷。
系繩把柄由鋼絲 繩制作，典型長度為120～180 cm，已被成功應(yīng)用。其它應(yīng)對措施的應(yīng)用情況為：氣球的使用表明是有效的，但維護人員難以進入仍是一個問題。氣體傳感器被認為是一種有前景的方法，但它在檢查井中的使用才剛剛開始。防弧帶已在PECO和Pepco使用。PECO使用纖維玻璃防弧帶對一些高壓電纜進行了全部長度的纏繞，Pepco使用蘇格蘭77號防弧帶纏繞高壓電纜的接頭。
大部分試驗和上述應(yīng)對技術(shù)的論證工作正在由Lennox，Mass的EPRI的地下爆炸試驗設(shè)備實施。Edison公司的帶通風功能的檢查井蓋以及大部分目前已知曉的應(yīng)對方法的試驗正在進行。另外，EPRI作為該項目的信息收集單位，正在尋求支持進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)域需要電力部門認同的是建立一個關(guān)于這些事件知識的數(shù)據(jù)庫；并希望建立基金以使明年將此項工作做得更細；同時對電力部門愿意參與此項工作抱有極大興趣。 (William Nesbit 美國)
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)測這些事件并找出一些方法來預(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，每個系統(tǒng)平均每年有200多起事故發(fā)生。按嚴重程度，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，財產(chǎn)損失和交通混亂。
其實，檢查井事件并不是一個新問題。當?shù)叵码娎|首次被使用以來就已存在。據(jù)統(tǒng)計大約每年所安裝檢查井的5%～10%會出問題，但都不是大問題。僅在紐約，愛迪生地區(qū)就有近25萬個檢查井，曼哈頓地區(qū)有6.3萬個。通過預(yù)防性維護，可大大減少檢查井事件的數(shù)量。
2 檢查井事件
預(yù)測檢查井爆飛、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為這些問題大部分限于高壓系統(tǒng)，也可能發(fā)生在進線和拱形覆蓋物處。但要準確判斷事件發(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個條件：封閉的氣體和點火源。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。點火源通常是1個火花，包括電纜、接頭和開關(guān)打火產(chǎn)生火花、拋棄的煙頭、車輛的拖鏈對石頭的磨擦而產(chǎn)生的火花。
一些工業(yè)界人士主觀認為檢查井的冒煙、起火和爆飛更容易發(fā)生在陳舊的線路上。隨著所帶負荷的增加，陳舊線路經(jīng)常在超過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荷與其沒有直接關(guān)系，但對這些因素的影響程度的認識仍存在分歧。
一些觀點認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。當聚合物絕緣變脆或龜裂時，電流就會泄漏導致絕緣燒焦并釋放出可燃氣體，包括甲烷、丙烷、乙烯，一氧化碳和氫。隨之而來的電弧或火花即可點燃。同時認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公司認為老化和負荷并非是主要原因。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)計壽命有100年，并且許多電纜的實際壽命能超過設(shè)計壽命。
另一種觀點認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，幾乎無檢查井事件，而這年正是巖石鹽用得最少的時候。
此外，由于重型卡車在街道的正常流通以及室外自動售貨機相關(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，此時電纜充當了電解質(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 重負荷
電纜本身所帶的負荷至關(guān)重要。在過去的2年多時間中，PECO公司花費了許多時間和財力，仔細研究實際負荷流經(jīng)高壓電纜的情況，增加載流能力，使電纜的負荷下降和溫度降低，結(jié)果PECO 1年平均僅發(fā)生6次檢查井事件。
電纜擠滿在導管中也會引起過熱。由于供電部門為了滿足電力供應(yīng)的增長需求，會在現(xiàn)有導管中穿入盡可能多的電纜，這樣，可以避免費用的增加，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管及電纜，使之過熱。
5 應(yīng)對策略
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，電力部門能夠進行如下工作：
(1) 對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給覆蓋物進行通風。
(3) 用系繩鏈拴住檢查井蓋。
(4) 將充滿空氣或氮氣的氣球置入檢查井和拱形覆蓋物中，以使氣體可積聚空間減至最小。
(5) 安裝探測器以指示氣體的積聚。
(6) 安裝傳感器以監(jiān)測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外部影響的保護能力。
(8) 給電纜纏上防弧帶以保護鄰近的電纜線。
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，因為縫隙將使更多的碎片和液體流入檢查井中。
Edison公司設(shè)計了一種可通風的帶罩檢查井蓋，它能避免水流入檢查井。實驗室的初步試驗表明是可行的，并正在試驗看其是否能承載城市的重荷。
系繩把柄由鋼絲 繩制作，典型長度為120～180 cm，已被成功應(yīng)用。其它應(yīng)對措施的應(yīng)用情況為：氣球的使用表明是有效的，但維護人員難以進入仍是一個問題。氣體傳感器被認為是一種有前景的方法，但它在檢查井中的使用才剛剛開始。防弧帶已在PECO和Pepco使用。PECO使用纖維玻璃防弧帶對一些高壓電纜進行了全部長度的纏繞，Pepco使用蘇格蘭77號防弧帶纏繞高壓電纜的接頭。
大部分試驗和上述應(yīng)對技術(shù)的論證工作正在由Lennox，Mass的EPRI的地下爆炸試驗設(shè)備實施。Edison公司的帶通風功能的檢查井蓋以及大部分目前已知曉的應(yīng)對方法的試驗正在進行。另外，EPRI作為該項目的信息收集單位，正在尋求支持進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)域需要電力部門認同的是建立一個關(guān)于這些事件知識的數(shù)據(jù)庫；并希望建立基金以使明年將此項工作做得更細；同時對電力部門愿意參與此項工作抱有極大興趣。 (William Nesbit 美國)
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