随着城市架空线路的改造,10kV-kV电压等级的线路改为电缆,为大规模兴建城市电力电缆隧道提供了可能。这种电缆隧道工程基本在城市的中心区域,一旦发生火灾,将危及城市安全,因此应积极采取措施防止电缆隧道火灾的发生。
电缆隧道内的电缆燃烧时产生大量的浓烟和易燃气体。电缆隧道空间狭长,火焰沿着电缆迅速蔓延燃烧,产生的浓烟,有毒气体、高温高热积聚在隧道内,既腐蚀破坏电气设备,又对人体十分有害,威胁人的生命安全,火灾扑救的难度较大。而且电缆一旦爆炸起火,将会引起更严重的火灾和停电事故,后果十分严重,修复工作也很困难。鉴于电缆着火后果的严重性,有必要对电缆隧道的防火、通风和消防措施做深入的分析。
1城市电缆隧道火灾的主要原因城市电缆隧道火灾发生的原因,可以归纳为以下几个方面:
(1)电缆中间接头制作质量不良、压接头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大、长期运行造成的电缆头过热烧穿绝缘。电缆中间接头的压接质量好坏,只能在运行中发现,运行时间越长越容易发生过热烧穿事故。
(2)接地故障电流引起火灾。
()长期超负荷运行、受潮和受热等,绝缘层会被破坏,发生短路等引起电缆火灾。
要使电缆隧道能够长期、安全、有效地工作,必须要根据其特点,采取合理的措施防止火灾的发生,做到防患于未然。
2防火措施2.1防火区的划分当隧道内发生火灾,划分防火分区有利于人的疏散,而且电缆隧道的防火分区通常是利用防火墙进行划分,这有效降低某一分区的火灾对其他区域的影响,减少其他分区的损失。
《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T-中9.4.2规定:电缆隧道位于电厂、变电所内,防火分隔间距不大于m;电缆隧道位于电厂、变电所外,防火间距不大于m。
《电力工程电缆设计标准》GB-中7.0.2规定:长距离电缆沟、隧道及架空桥架相隔约m出,或隧道通风区段处,厂、站外相隔约处宜设置防火墙或阻火段。
当电缆隧道位于电厂、变电所内时,防火分区最大不宜超过m,当电缆隧道位于电厂、变电所外时,防火分区最大不宜超过m。
《电力工程电缆设计标准》GB-中5.6.6规定:沿隧道纵长不应少于2个安全孔;在工业性厂区或变电站站内隧道的安全孔间距不应大于75m;
根据实验数据来看,在浓烟环境下,人低头掩鼻能够同行约0m的距离。因此如果条件允许,建议在厂区、变电站站内电缆隧道间隔约75m做一个防火分区。
《电力工程电缆设计标准》GB-中7.0.规定:除通向主控室、厂区围墙或长距离隧道中按通风区段分隔的防火墙部分应设置防火门外,其他情况下,有防止窜燃措施时可不设防火门。
建议为了安全起见,可在每个防火分区都加设防火门,正常情况下防火门呈开放状态以起到通风的作用,一旦发生火灾,火灾探测器发出警报的同时防火门自动关闭,起到在分区控制火灾的作用。防火门采用甲级防火门,耐火极限不低于2.00h。
《火力发电厂与变电站设计防火标准》GB-中11.4.1规定:长度超过m的电缆沟或电缆隧道,应采取防止电缆火灾蔓延的阻燃或分隔措施,采用耐火极限不低于2.00h的防火墙或隔板;
《电力工程电缆设计标准》GB-中7.0.规定:防火封堵、防火墙和阻火段等防火封堵组件的耐火极限不应低于贯穿部位构件(如建筑物墙、楼板等)的耐火极限,且不应低于1h。
《防火门》GB-8中4.5.1.2甲级防火门耐火隔热性≥1.50h,耐火完整性≥1.50h。
2.2用封、堵、涂、隔、包等措施在电力电缆隧道的线缆上刷涂防火涂料,在每个防火门(防火墙)和防火分区紧靠两侧不少于1m区段的所有电缆上施加防火涂料、阻火包带或设置挡火板等;在有火灾隐患的部分(如电缆接头)电缆两侧各约m区段和该范围邻近并行敷设的其他电缆上,宜采用防火涂料或阻火包带实施阻止延燃。采用这些方法的主要目的在于如果某一根电缆着火不会向其他电缆延燃,除了分区设置防火墙和防火门外,在电力电缆和控制电缆之间还应该加设防火隔板。防火封堵必须有一定的厚度,做到真正的严密。尤其是在电缆密集区域,可采用软堵料进行严密的封堵,对电缆进行日常维护后,一定要将破坏的地方重新封堵好。
《电力工程电缆设计标准》GB-中7.0.规定:电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞处,工作井中电缆管孔等均应实施防火封堵;公用电缆沟、隧道及桥架主通道的分支处和电缆沟、隧道及架空桥架至控制或配电装置的入口、厂区围墙处设置防火分隔;电力电缆同通道敷设的控制电缆、非阻燃通信光缆,应采取穿入阻燃管或耐火电缆槽盒,或采取在电力电缆和控制电缆之间设置防火封堵板材;
《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T-中9.4.2规定:电缆穿越楼板、墙壁或盘柜孔洞以及管道两端时,应用防火堵料封堵。防火封堵材料应密实无气孔,封堵材料厚度不应小于mm。
2.增设自动报警系统和专用消防装置在电缆隧道内设置火灾自动报警系统是非常必要的,由于隧道电缆形成火灾的发展速度相对比较缓慢,时间较长,完全可以通过火灾自动报警系统及时发现隐患,防止火灾发生。
城市电力电缆隧道的火灾报警装置一般采用的是分布式光纤电缆测温系统,它不仅具有火灾报警的工程,而且能够和其他防火措施形成联动系统。它是将感温光缆随电缆同步平行敷设,感温光缆将被测物各个位置的温度信号以光波的形式回传,最终被提取并显示出来。当感温光缆检测到电缆温度较高时,会自动启动排风扇进行通风散热;当检测到火灾信号是,系统会控制本防火分区两端防火门的开关和排风扇的关闭。(具体相关要求可参考《火灾自动报警系统设计规范》-GB-中12.电缆隧道)
在电缆隧道的进出口出、接头处和每个防火分区内,均宜设置灭火器、黄砂箱等消防器材。(《电力电缆隧道设计规程》DL/T-.2.8)
《建筑灭火器配置设计规范》GB-5中得电缆隧道属于E类火灾(带电火灾):物体带电燃烧的火灾应采用磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、卤代烷灭火器或二氧化碳灭火器,但不得选用装有金属喇叭喷筒的二氧化碳灭火器。电缆隧道属于工业建筑的中危险级可以根据规范内公式计算灭火器配置。
2.4选用阻燃或耐火电缆阻燃电缆主要特点就是电缆外护套燃点高,当电缆着火后在一定的时间内保护电缆主绝缘不受损坏,延长电缆供电和缩短电缆着火范围,但阻燃电缆只能起到阻止燃烧的作用,只能作为一种电缆防火的辅助措施。一般阻燃型电缆具有低烟、低毒性,较适合用于有人巡视的场合;耐火型电缆可在规定温度和时间内,保持回路的通电状态,较适用于重要回路。对于城市电力电缆隧道工程基本上应采用阻燃性电缆,同时在重要回路中选用耐火型电缆。(有关阻燃和耐火电缆的选用详见《电力工程电缆设计标准》GB-中7.0.5-7.0.7)
2.5加强对电缆头制作质量的管理在电缆爆炸和火灾的事故中,有大约70%的事故原因是因为电缆头发生故障而引起的,可见电缆头制作的质量控制对于电缆防火有多么的重要。电缆头的使用寿命必须等同或者长于电缆本身的使用寿命。电缆接头的绝缘性能和额定电压必须等于或者高于电缆本身的绝缘性能和额定电压等级。绝缘垫间的耐压值要等于或者高于电缆护层绝缘性能的两倍。在电缆接头两侧电缆各约m区段,宜采用防火涂料或阻火包带实施阻止延燃;建议在每个电缆终端头的位置,设置手提式干粉灭火器。(《电力工程电缆设计标准》GB-中7.0.4规定非阻燃电缆接头两侧各m,若采用阻燃电缆规范无要求,电气专业一般列1.5m)
消防措施《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T-中9.4.4规定:在电缆进出线特别集中的隧道、电缆夹层和竖井中,可加设湿式自动喷水灭火、水喷雾灭火或气体灭火等固定灭火装置。综合现场参观和了解的实际情况,个人建议:对城市明挖法电力隧道一般不采用自动灭火系统。原因如下:
(1)明挖法城市电力隧道的安全出口设置基本上可以满足人员的逃生需要,而防火分区的设置又减少了其他分区内的财务损失。
(2)城市电力电缆隧道的火灾自动报警系统在火灾发生前即可进行精确地温度预报,如遇到电缆在运行过程中局部出现意外情况,发生火灾隐患,分布式光纤温度检测系统可以保证在电缆燃烧之前就将实时信息传到监控终端,可以考虑采取关闭通风分区两端的防火门,开启通风设备,在此通风分区加强机械排风的强度,改善电缆散热条件,达到降低电缆温度的目的。必要时调度中心可以根据情况紧急和严重程度转移此回路电缆负荷,从根本上消除事故隐患。
()城市电力电缆隧道内采用的全部为阻燃电缆,降低了火灾发生的机率。
(4)从造价来说,单独建设一套自动灭火系统的费用较高。比如:泡沫灭火系统,在长距离的城市电力隧道内的规模庞大,而且运行和管理维护的费用较高。(现国网公司做的泡沫灭火系统一套约50万,不含管道敷设,单套设备最长覆盖范围m,设备尺寸约10mx6m,综合考虑单公里造价比较高)
而对于暗挖法城市电力电缆隧道,应具体问题具体分析,根据电缆隧道的结构和具体施工方案,确定是否有必要设置自动灭火系统。而且须与当地消防审核部门相协调,予以明确。
《QGDW—4明挖电缆隧道设计导则》电压等级kV及以上的隧道中,可选择加设固定灭火装置。
《Q∕GDW—4暗挖电缆隧道设计导则》在电缆进出线特别集中或者电压等级0kV及以上的隧道中,可选择加设气溶胶灭火装置、湿式自动喷水灭火、水喷雾灭火、气体灭火或者淋水管等固定灭火装置之一,重点考虑电缆接头区域的灭火。
城市电缆隧道设计不仅要做好防火和消防措施,还需要保证电缆隧道正常运行、人员检修、发生火灾时的通风措施;如何在设计和运行阶段做好城市电缆隧道的通风设计,详情见城市电缆隧道的防火、消防和通风设计(下)。
参考文献
[1]DL/T-电力电缆隧道设计规程;
[2]GB-电力工程电缆设计标准
[]DL/T-城市电力电缆线路设计技术规定
[4]GB16-4建筑设计防火规范
[5]GB-火力发电厂与变电站设计防火标准
[6]DL/T-4火力发电厂采暖与空气调节设计技术规程
[7]GB-火灾自动报警系统设计规范
[8]GB-9防火封堵材料
[9]GB19-5工业建筑供暖通风及空气调节设计规范
[10]GB-8防火门
[11]GB-5建筑灭火配置设计规范
[12]Q∕GDW—4暗挖电缆隧道设计导则
[1]Q∕GDW—4明挖电缆隧道设计导则
[14]国家电网公司输变电工程通用设计电缆线路分册(7年版)
[15]赵辉城市电力隧道的通风设计华北电力技术9
[16]赵辉城市电力电缆隧道防火分区及通风分区设计取值供用电9
[17]赵辉城市电力电缆隧道的防火和消防设计华北电力技术0
[18]陈鹏城市电力电缆隧道的防火和消防设计电力技术与管理4
[19]高轶电力电缆隧道消防技术方案分析电力与能源