电缆防火对策

电缆防火对策（共7篇）

电缆防火对策 篇1

1 电缆桥架火灾事故调查案例

2013年1月6日10时31分, 位于济南市历下区文化东路51号汇东星座发生火灾, 过火面积24 m2, 无人员伤亡, 直接经济损失7.5万元。过火区域主要是1~16层的电缆井内。经勘验, 起火建筑地上16层、地下2层, 建筑面积13 000 m2, 南侧临街, 东、西侧为车道, 北侧为花坛、空地。过火区域主要位于1~16层的楼层配电室内, 楼道等其余部位仅为烟熏。各层配电室的楼层方位及布局基本相同, 每层面积约1.5 m2, 房门位于西墙。配电室靠南墙放置本楼层配电箱, 靠西墙北侧放置本楼层通信信号箱, 靠北墙、东墙的中间位置各有一电缆井桥架。

3、4层的配电室烧损严重, 配电箱的仪表盘、控制开关等均烧损碳化, 向上及向下楼层逐渐减轻

电缆井桥架内, 3、4层的多股铜导线绝缘护套均烧损碳化

3层配电室电缆井桥架打开后, 北侧电缆井桥架上下铁板连接处, 铁皮熔化出一约长12 cm、宽6 cm的孔洞 (作为2号物证提取) , 熔化处边缘擦拭后呈现有铜黄色

经调查, 对起火原因认定如下:起火部位位于大厦3层配电间内, 起火点位于3层配电间强电电缆桥架内。起火原因为电缆桥架内强电电缆对金属桥架放电, 电弧高温引燃电线绝缘层等可燃物。起火时间为2013年1月6日10时31分左右。

2 电缆桥架的火灾危险性和起火因素

2.1 电缆桥架的火灾危险性

电缆桥架引发火灾的原因主要是电线电缆过负荷、短路、接触电阻过大及外部热源作用。在短路、局部过热等故障状态及外热作用下, 绝缘材料电阻下降、失去绝缘能力甚至燃烧, 进而引发火灾。火灾中电线电缆的特征: (1) 火灾温度一般在800~1 000℃, 导线电缆会很快失去绝缘能力, 进而引发短路等次生电气事故, 造成更大的损失; (2) 电线电缆在规定的允许载流量下有较大的过载能力; (3) 在短路状态下, 电线电缆的绝缘材料会瞬间发生熔融、燃烧并引燃周围可燃物。

2.2 电缆桥架火灾的原因

电缆桥架内电线电缆从绝缘层的油浸电缆纸、交联聚乙烯、乙丙橡皮等材料到油麻、聚氯乙烯外护套材料都是易燃性物质。当局部电缆着火燃烧达到, 高温时会发生熔融, 超过邻近电缆着火温度时, 就会导致电缆群体延燃。导致电线电缆着火的原因如下文。

2.2.1 电缆载流设计不当

电缆载流量选择不当, 部分电缆长期满负荷或经常超负荷运行, 温升过高及电缆沟道、隧道积水致使电缆老化、受潮、过热引起短路自燃。

2.2.2 电缆安装施工不当

在施工中, 有的单位未采取防火措施, 电缆敷设混杂, 常把会产生剧毒烟雾的中低压电缆与高压电缆一起敷设;有的施工人员在电缆敷设时没有严格按操作规程和工艺要求施工, 常因刮、碰、压、扭等原因造成电缆外层损伤, 易进水受潮, 运行时绝缘层可能被击穿产生电弧, 引起火灾。

2.2.3 电线电缆故障

电线电缆故障有: (1) 电线电缆制作粗糙, 绝缘层受潮, 致使电缆头及终端盒在运行中产生故障而自燃、爆炸; (2) 部分电缆技工工艺操作不严, 不注意卫生, 杂质、污物等清理不净, 造成界面接触不良; (3) 接头工艺不精、制作质量不高、防火措施较少, 在故障情况下受高电压、大电流的冲击导致接头起火; (4) 电缆接地不良, 接地线焊接不牢, 接触不良, 阻值偏大, 造成电缆接地故障电流比正常短路电流小, 使电流保护器不能及时切断故障, 而出现电弧、电火花。

3 电缆桥架内电线电缆的防火措施

3.1 选用阻燃电线电缆

3.1.1 阻燃电线电缆防火机理

阻燃电线电缆防火机理有: (1) 在燃烧反应的热作用下, 位于凝聚相的阻燃剂热分解吸热, 使凝聚相内温度上升减慢, 延缓了材料的热分解速度; (2) 阻燃剂受热分解后, 释放出连锁反应自由基阻断剂, 使火焰、连锁反应的分枝中断, 减缓气相反应速度; (3) 催化凝聚相热分解固相产物, 焦化层或泡沫层的形成加强了这些层状硬壳阻碍热传递的作用; (4) 在热作用下, 阻燃剂出现吸热性相变, 阻止凝聚相内温度的升高。

3.1.2 阻燃电线电缆的分类及选用

GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》中把采用阻燃电缆、耐火电缆等作为电缆防火的重要措施, 对各种阻燃电缆的选用作了明确规定。凡能通过成束电线电缆燃烧试验的电缆称之为阻燃电缆。阻燃电缆主要包括普通型阻燃电线电缆、无卤低烟阻燃电缆、低卤低烟型阻燃电缆、耐火电缆。这些产品的制造技术、性能特性不同, 应用范围也不同。

1) 普通型阻燃电线电缆。普通型阻燃电线电缆 (简称阻燃电缆) 制造简单、成本低, 是防火电缆中用量最大的电缆品种。其特点是在成束敷设的条件下, 电缆被燃烧时能将火焰的蔓延控制在一定范围内, 避免电线电缆着火延燃而造成重大灾害, 提高了电缆整条线路的防火水平。

2) 无卤低烟阻燃电缆。无卤低烟阻燃电缆不仅具有优良的阻燃性能, 而且在燃烧时几乎不产生腐蚀性气体和毒性气体, 仅产生极少量的烟雾, 减少了对仪器、设备的腐蚀及对人体的损害, 有利于火灾时的灭火救援。无卤低烟阻燃电缆通常考核电缆的阻燃性能、腐蚀性、烟浓度及毒性指标。这类电缆的阻燃性能通过成束燃烧试验, 分A、B、C三种。燃烧气体的腐蚀性通过测定燃烧气体水溶液的p H值和电导率来确定, 烟浓度一般用电缆燃烧时的透光率来评定, 试验按GB/T17651-1998规定的方法进行, 毒性指数的测试方法由用户规定。无卤阻燃电缆的机械性能比普通电缆稍差, 这是由于加入特殊添加剂所致, 其特殊性能如表1所示。无卤低烟阻燃电缆适用于地铁、隧道、船舶和车辆以及核电站、重要的高层建筑等安全性要求比较高的场所和重要设施。

3) 低卤低烟阻燃电缆。低卤低烟阻燃电缆的HCl释放量和烟浓度指标介于普通阻燃电缆与无卤阻燃电缆之间。这种电缆不仅具备阻燃性能, 而且在燃烧时释放的烟量较少, HC1释放量较低, 主要用于地铁、隧道、高层建筑等对电缆燃烧的烟浓度及HC1发生量有一定限制的场所。低卤低烟阻燃电缆的绝缘和护套材料成分通常是以聚氯乙烯树脂为基材, 配以特种增塑剂、高效阻燃剂、HC1吸收剂、抑烟剂等, 经特殊工艺加工而成, 显著改善了普通阻燃聚氯乙烯绝缘材料的燃烧性能, 大大降低了材料的烟密度和HC1释放量。

4) 耐火电缆。耐火电缆在着火燃烧时仍能保持一定时间的正常运行, 主要有三种类型:一是矿物绝缘电缆 (又称氧化镁绝缘电缆) , 采用氧化镁作绝缘材料, 无缝铜管作护套, 经特殊工艺制作而成, 具有优良的防火、防爆、耐高温、耐腐蚀等特性, 应用于要求特别安全或高环境温度、高辐射强度的场所, 该电缆的长期使用温度为250℃, 在950~1 000℃可持续供电3 h, 但该类电缆制造工艺复杂, 价格昂贵, 安装较复杂, 制造长度也受限制;二是硅绝缘电缆, 其绝缘层采用硅橡胶混合物, 具有较好的耐火性能, 但材料主要依赖进口, 价格偏高, 制造及应用受限制;三是用无机材料与一般有机绝缘材料复合构成的复合绝缘电缆, 耐火层采用耐火云母带绕包在普通导体外, 这种电缆工艺简单, 价格较低, 生产长度和使用范围不受影响, 耐火性能较好, 目前国内大多数电缆厂均生产这种耐火电缆供公共设施、高层建筑等处应用。

3.2 科学设计及安装

3.2.1 封堵

防火封堵是采用防火堵料将电缆穿越处的小缝隙进行堵塞, 防止电缆着火延燃。对电缆沟与电气盘、箱、柜的连接处、隔墙、楼板的孔洞等均需进行阻燃封堵。最好采用渗透性强、发泡时胀力大、密封性能、防水作用好, 而且可拆性好、方便增补的材料。电缆防火门要长期关闭, 电缆防火板和电缆沟盖板的缝隙应封闭, 电缆敷设密集处采用软堵料封堵严实。防火封堵一般用钢筋等材料作骨架以提供足够的机械强度, 防止电缆着火, 特别是防止发生电气短路时引起的空气迅速膨胀, 因为此时将产生一定的冲击, 破坏骨架, 使防火封堵失去作用。

3.2.2 分隔

防火隔墙可将长电缆隧道、电缆沟道分割成小区段, 将着火区间缩小, 可采用耐火隔板、硅酸铝纤维毡、防火堵料、防火涂料等。防火隔墙用矿渣棉筑成, 在隧道中与防火门配套使用。为了便于电缆新增与更换, 防火隔墙应简易且易于拆卸。电缆隧道中起分隔作用的电缆防火墙厚度不应小于240 mm, 防火墙要比电缆支架宽100 mm以上, 防火墙两侧还要有不小于1 000 mm的阻火段, 以有效地防止电缆火灾的串延。

3.2.3 涂层

涂刷防火涂料可避免电缆着火后延燃。防火阻燃带施工方便, 不易脱落, 适应性强, 价格便宜, 性能与防火涂料相似。在进入柜体的电缆至终端头部分, 在防火隔墙两侧2~3 m区域内将所有电缆涂刷二遍防火涂料或包防火阻燃带。防火涂料的阻火效果与涂层厚度和原料性质有关, 应与隔、堵等防火措施组合使用。

3.2.4 设置防火设施

1) 设置火灾报警系统。根据实际情况, 选择适当的报警探头和适合电缆层特点的报警系统。目前在电缆沟、管道井中使用较为广泛的是线性 (或称缆式) 感温探测器。

2) 高压水喷雾灭火。在电缆廊道电缆密集的地区采用一般的防火材料比较困难, 宜采用高压水喷雾灭火方式。为使水喷雾灭火及时有效地发挥作用, 需配置高灵敏度的监测及控制系统。在大型建筑物内及电缆隧道中采用此法效果显著。

3) 加强电缆层 (井) 的通风。利用自然通风条件, 尽可能在电缆层靠外墙部位设置通风口 (通风口的具体设置可结合火灾扑救时的突破口) 。同时还应建立不间断供电的机械排烟系统, 以便在火灾初期通过自动报警联动打开排烟风机。

3.3 规范的日常管理

1) 防止由于电缆内部绝缘的缺陷、老化、受潮、损伤等电缆自身故障引起电缆短路、短路电弧着火, 及时发现绝缘不良的电缆并更换。

2) 保持良好的运行环境, 严禁热力系统的废气、废水流入电缆沟、电缆隧道内。

3) 加强对电缆头的监视和管理。电缆头受多方面因素影响, 是电缆绝缘的薄弱环节, 所以加强对电缆头的监视和管理至关重要。对放在电缆沟、电缆隧道、电缆槽盒、电缆夹层内的动力电缆终端头、中间接头必须登记造册, 加强监视, 避免运行中的电缆头着火。

4 结束语

综上所述, 要做好电缆桥架的防火工作, 就要从电线电缆的正确选择、正确安装和强化日常规范化管理等方面着手, 做到安全可靠、技术先进、经济合理, 有效防止电线电缆引起的火灾, 并减少火灾造成的人员伤亡和财产损失。[ID:001545]

参考文献

[1]庞玉春.无卤低烟阻燃耐火控制电缆性能与设计[J].电线电缆, 2005, 48 (4) :15-17.

[2]赵华利, 王伯涛, 戴殿峰.防火电线电缆的分类特性及试验方法[J].消防科学与技术.2005, 24 (2) :220-223.

电缆防火对策 篇2

2013年1月6日10时31分, 位于济南市历下区文化东路51号汇东星座发生火灾, 过火面积24平方米, 无人员伤亡, 直接经济损失7.5万元。过火区域主要是一至十六楼的电缆井内。

经勘验:起火建筑为历下区文化东路51号的汇东星座大厦, 该大厦主体建筑地上16层、地下2层, 建筑面积13000平方米, 南侧临街, 东、西侧为车道, 北侧为花坛、空地。过火区域主要位于地上一层至地上十六层的楼层配电室内, 楼道等其余部位仅为烟熏。各层配电室的楼层方位及布局基本相同, 每层面积约1.5平方米, 房门位于西墙。配电室靠南墙放置本楼层配电箱, 靠西墙北侧放置本楼层通讯信号箱, 靠北墙、东墙的中间位置各有一电缆井桥架。

经调查, 对起火原因认定如下:起火部位位于大厦三层配电间内, 起火点位于三层配电间强电电缆桥架内。起火原因为电缆桥架内强电电缆对金属桥架放电, 电弧高温引燃电线绝缘层等可燃物。起火时间为2013年1月6日10时31分左右。

注:3、4层的配电室烧损严重, 配电箱的仪表盘、控制开关等均烧损碳化, 向上及向下楼层逐渐减轻。

注:电缆井桥架内, 3、4层的多股铜导线绝缘护套均烧损碳化。

注:三层配电室电缆井桥架打开后, 北侧电缆井桥架上下铁板连接处, 铁皮熔化出一约长12厘米、宽6厘米的孔洞 (作为2号物证提取) , 熔化处边缘擦拭后呈现有铜黄色。

2 电缆桥架的火灾危险性和起火因素

2.1 电缆桥架的火灾危险性

电缆桥架引发火灾的原因主要是电线电缆过负荷、短路、接触电阻过大及外部热源作用。在短路、局部过热等故障状态及外热作用下, 绝缘材料电阻下降、失去绝缘能力, 甚至燃烧, 进而引发火灾。火灾中电线电缆的特征: (1) 火灾温度一般在800~1000℃, 导线电缆会很快失去绝缘能力, 进而引发短路等次生电气事故, 造成更大的损失; (2) 电线电缆在规定的允许载流量下有较大的过载能力; (3) 在短路状态下, 电线电缆的绝缘材料会瞬间发生熔融、燃烧并引燃周围可燃物。

2.2 电缆桥架火灾的原因

电缆桥架内电线电缆从绝缘层的油浸电缆纸、交联聚乙烯、乙丙橡皮等材料到油麻、聚氯乙烯外护套材料都是易燃性物质。当局部电缆着火燃烧达到高温时会发生熔融, 超过邻近电缆着火温度时, 就会导致电缆群体延燃。导致电线电缆着火的原因主要有以下儿点。

2.2.1 电缆载流设计不当

电缆载流量选择不当, 部分电缆长期满负荷或经常超负荷运行, 温升过高及电缆沟道、隧道积水致使电缆老化、受潮、过热引起短路自燃。

2.2.2 电缆安装施工不当

在施工中, 有的单位未采取防火措施, 电缆敷设混杂, 常把会产生剧毒烟雾的中低压电缆与高压电缆一起敷设;有的施工人员在电缆敷设时没有严格按操作规程和工艺要求施工, 常因刮、碰、压、扭等原因造成电缆外层损伤, 易进水受潮, 运行时绝缘层可能被击穿产生电弧, 引起火灾。

2.2.3 电线电缆故障

(1) 电线电缆制作粗糙, 绝缘层受潮, 致使电缆头及终端盒在运行中产生故障而自燃、爆炸; (2) 部分电缆技工工艺操作不严, 不注意卫生, 杂质、污物等清理不净, 造成界面接触不良; (3) 接头工艺不精、制作质量不高、防火措施较少, 在故障情况下受高电压、大电流的冲击导致接头起火; (4) 电缆接地不良, 接地线焊接不牢, 接触不良, 阻值偏大, 造成电缆接地故障电流比正常短路电流小, 使电流保护器不能及时切断故障, 而出现电弧、电火花。

3 电缆桥架内电线电缆的防火措施

3.1 选用阻燃电线电缆

3.1.1 阻燃电线电缆防火机理

(1) 在燃烧反应的热作用下, 位于凝聚相的阻燃剂热分解吸热, 使凝聚相内温度上升减慢, 延缓了材料的热分解速度;

(2) 阻燃剂受热分解后, 释放出连锁反应自由基阻断剂, 使火焰、连锁反应的分枝中断, 减缓气相反应速度;

(3) 催化凝聚相热分解固相产物, 焦化层或泡沫层的形成加强了这些层状硬壳阻碍热传递的作用;

(4) 在热作用下, 阻燃剂出现吸热性相变, 阻止凝聚相内温度的升高。

3.1.2 阻燃电线电缆的分类及选用

《电力工程电缆设计规范》中把采用阻燃电缆、耐火电缆等作为电缆防火的重要措施, 对各种阻燃电缆的选用作了明确规定。凡能通过成束电线电缆燃烧试验的电缆称之为阻燃电缆。阻燃电缆主要包括普通型阻燃电线电缆、无卤低烟阻燃电缆、低卤低烟型阻燃电缆、耐火电缆。这些产品的制造技术、性能特性不同, 应用范围也不同。

(1) 普通型阻燃电线电缆。普通型阻燃电线电缆 (简称阻燃电缆) 制造简单、成本低, 是防火电缆中用量最大的电缆品种。其特点是在成束敷设的条件下, 电缆被燃烧时能将火焰的蔓延控制在一定范围内, 避免电线电缆着火延燃而造成重大灾害, 提高了电缆整条线路的防火水平。

(2) 无卤低烟阻燃电缆。无卤低烟阻燃电缆不仅具有优良的阻燃性能, 而且在燃烧时几乎不产生腐蚀性气体和毒性气体, 仅产生极少量的烟雾, 减少了对仪器、设备的腐蚀及对人体的损害, 有利于火灾时的灭火救援。无卤低烟阻燃电缆通常考核电缆的阻燃性能、腐蚀性、烟浓度及毒性指标。这类电缆的阻燃性能通过成束燃烧试验, 分A、B、C三种。燃烧气体的腐蚀性通过测定燃烧气体水溶液的p H值和电导率来确定, 烟浓度一般用电缆燃烧时的透光率来评定, 试验按GB/T17651-1998规定的方法进行, 毒性指数的测试方法由用户规定。无卤阻燃电缆的机械性能比普通电缆稍差, 这是由于加入特殊添加剂所致, 其特殊性能见表1。无卤低烟阻燃电缆适用于地铁、隧道、船舶和车辆以及核电站、重要的高层建筑等安全性要求比较高的场所和重要设施。

(3) 低卤低烟阻燃电缆。低卤低烟阻燃电缆的HCL释放量和烟浓度指标介于普通阻燃电缆与无卤阻燃电缆之间。这种电缆不仅具备阻燃性能, 而目在燃烧时释放的烟量较少, HCL释放量较低, 主要用于地铁、隧道、高层建筑等对电缆燃烧的烟浓度及HCL发生量有一定限制的场所。低卤低烟阻燃电缆的绝缘和护套材料成分通常是以聚氯乙烯树脂为基材, 配以特种增塑剂、高效阻燃剂、HCL吸收剂、抑烟剂等, 经特殊工艺加工而成, 显著改善了普通阻燃聚氯乙烯绝缘材料的燃烧性能, 大大降低了材料的烟密度和HCL释放量。

(4) 耐火电缆。耐火电缆在着火燃烧时仍能保持一定时间的正常运行, 主要有三种类型。一是矿物绝缘电缆 (又称氧化镁绝缘电缆) , 采用氧化镁作绝缘材料, 无缝铜管作护套, 经特殊工艺制作而成, 具有优良的防火、防爆、耐高温、耐腐蚀等特性, 应用于要求特别安全或高环境温度、高辐射强度的场所, 该电缆的长期使用温度为250℃, 在950~1000℃可持续供电3h。但该类电缆制造工艺复杂, 价格昂贵, 安装较复杂, 制造长度也受限制。二是硅绝缘电缆, 其绝缘层采用硅橡胶混合物, 具有较好的耐火性能, 但材料主要依赖进口, 价格偏高, 制造及应用受限制。三是用无机材料与一般有机绝缘材料复合构成的复合绝缘电缆, 耐火层采用耐火云母带绕包在普通导体外。这种电缆工艺简单, 价格较低, 生产长度和使用范围不受影响, 耐火性能较好, 目前国内大多数电缆厂均生产这种耐火电缆供公共设施、高层建筑等处应用。

3.2 科学设计及安装

3.2.1 封堵

防火封堵是采用防火堵料将电缆穿越处的小缝隙进行堵塞, 防止电缆着火延燃。对电缆沟与电气盘、箱、柜的连接处、隔墙、楼板的孔洞等均需进行阻燃封堵。最好采用渗透性强、发泡时胀力大、密封性能、防水作用好, 而且可拆性好、方便增补的材料。电缆防火门要长期关闭, 电缆防火板和电缆沟盖板的缝隙应封闭, 电缆敷设密集处采用软堵料封堵严实。防火封堵一般用钢筋等材料作骨架以提供足够的机械强度, 防止电缆着火, 特别是发生电气短路时引起的空气迅速膨胀, 产生一定的冲击, 破坏骨架, 使防火封堵失去作用。

3.2.2 分隔

防火隔墙可将长电缆隧道、电缆沟道分割成小区段, 将着火区间缩小, 可采用耐火隔板、硅酸铝纤维毡、防火堵料、防火涂料等。防火隔墙用矿渣棉筑成, 在隧道中与防火门配套使用。为了便于电缆新增与更换, 防火隔墙应简易目易于拆卸。电缆隧道单起分隔作用的电缆防火墙厚度不应小于240毫米, 防火墙要比电缆支架宽100毫米以上, 防火墙两侧还要有不小于1000毫米的阻火段, 以有效地防止电缆火灾的串延。

3.2.3 涂层

涂刷防火涂料可避免电缆着火后延燃。防火阻燃带施工方便, 不易脱落, 适应性强, 价格便宜, 性能与防火涂料相似。在进入柜体的电缆至终端头部分, 在防火隔墙两侧2~3米区域内将所有电缆涂刷二遍防火涂料或包防火阻燃带。防火涂料的阻火效果与涂层厚度和原料性质有关, 应与隔、堵等防火措施组合使用。

3.2.4 设置防火设施

(1) 设置火灾报警系统。根据实际情况, 选择适当的报警探头和适合电缆层特点的报警系统。目前在电缆沟、管道井使用较为广泛的是线性 (或称缆式) 感温探测器。

(2) 高压水喷雾灭火。在电缆廊道电缆密集的地区采用一般的防火材料比较困难, 宜采用高压水喷雾灭火方式。为使水喷雾灭火及时有效地发挥作用, 需配置高灵敏度的监测及控制系统。在大型建筑物内及电缆隧道中采用此法效果显著。

(3) 加强电缆层 (井) 的通风。利用自然通风条件, 尽可能在电缆层靠外墙部位设置通风口 (通风口的具体设置可结合火灾扑救时的突破口) 。同时还应建立不间断供电的机械排烟系统, 以便在火灾初期通过自动报警联动打开排烟风机。

3.3 规范的日常管理

(1) 防止由于电缆内部绝缘的缺陷、老化、受潮、损伤等电缆自身故障引起电缆短路、短路电弧着火, 及时发现绝缘不良的电缆, 并将其退出运行。

(2) 保持良好的运行环境, 严禁热力系统的废气、废水流入电缆沟、电缆隧道。

(3) 加强对电缆头的监视和管理。电缆头受多方面因素影响是电缆绝缘的薄弱环节, 所以加强对电缆头的监视和管理至关重要。对放在电缆沟、电缆隧道、电缆槽盒、电缆夹层内的动力电缆终端头、中间接头必须登记造册, 加强监视, 避免运行中的电缆头着火。

4 结束语

综上所述, 要做好电缆桥架的防火工作, 就要从电线电缆的正确选择、正确安装和强化日常规范化管理等方面着手, 做到安全可靠、技术先进、经济合理, 有效防止电线电缆引起的火灾, 并减少火灾造成的人员伤亡和财产损失。

参考文献

[1]庞玉春.无卤低烟阻燃耐火控制电缆性能与设计[J].电线电缆, 2005, (4) :15-17.

电缆夹层的防火及消防设计 篇3

在进出电缆较多的控制室或电气室,一般要设置电缆夹层。电缆夹层内电缆比较密集,是整个厂区的生产命脉。但工作人员平时很少到达,火灾隐患很难被发现;电缆较密集,电缆放生火灾时电缆容易延燃;电缆夹层空间狭小,一旦发生火灾,烟雾弥漫,消防人员很难发现着火点,扑救困难。

1 电缆夹层的设计要点

电缆夹层设计时要注意以下几点:

(1)电缆夹层净高一般不应小于2 m,最低不得小于1.5 m;

(2)桥架的布置应方便电缆引入屏柜,且应避免屏柜端子受力;

(3)无关管道不得穿过电缆夹层;

(4)电缆夹层满足防火设计要求;

(5)设计提供火灾预报警装置,避免火灾发生;

(6)设立防火分区,防止火灾蔓延;

(7)设置自动灭火系统,确保电缆及人员的安全。

2 电缆夹层的设计

2.1 电缆夹层的防火设计

电缆火灾的特点是能借住电缆迅速传播火焰。有效地阻止和延缓火焰的蔓延是防火设计的重点。根据现行的电缆防火规程规范,提出以下电缆夹层电缆防火设计方案:

(1)在电缆夹层内,对所有电缆穿越楼板和墙壁孔洞进行严密的阻火封堵。阻火封堵由防火隔板、耐火柔性堵料和速固堵料构成,柔性堵料包在电缆周围厚度不得小于3 cm,以便将来维修更换电缆方便。

(2)对自盘柜穿过楼板下来的竖向电缆涂刷1m防火涂料,以增加该处阻火区段的长度,减少火灾发生时对主控室盘柜电缆和电器元件的热量辐射。如果自盘柜穿过楼板下来的电缆较整齐,可将这部分电缆装入防火槽盒,但防火槽盒需设置自身固定的支架。

(3)由于电缆着火燃烧发热量可以产生热聚集而引起电缆沿走向延燃。试验表明,在30根电缆(可燃体为20.5 kg/m)的情况下,如发生电缆引燃事故,在4 min以内即可形成500℃高温热聚集而导致电缆沿走向进行延燃。因此,电缆支架或桥架上的电缆,如相邻两层电缆根数超过30根时,则电缆层间要用防火隔板(即防火托盘或防火盖板)进行阻火分隔。也可采用每隔两层电缆装设防火隔板(即防火托盘或防火盖板)。另外,夹层中的电缆在水平方向上每一直线段的两端装设一套2 m防火槽盒,防火槽盒的两端用柔性堵料严密封堵。电缆沿水平走向延燃的必须条件是电缆的可燃体超过一定数量(如15 kg/m)时,才可能发生电缆延燃现象。用防火隔板(防火托盘或防火盖板)将电缆分隔,其目的就是分割电缆可燃体的重量,使在分隔空间的电缆可燃体重量达不到电缆沿水平走向延燃的重量,从而防止了电缆沿水平走向延燃。

也可以用防火涂料设计防火隔断来阻断电缆的延燃,每隔几米做一个防火隔断,隔断两端1m处涂刷防火涂料,当一个防火隔断发生火灾时,防止其向其它方向发展。质量好的防火涂料能够提供120 min的耐火时间。可以将火焰阻断在小范围内,防止其蔓延。

2.2 电缆夹层的消防设计

《火力发电厂与变电所设计防火规范》第5.8.6条规定单元控制室、电气控制楼电缆夹层应设线型感温和感烟型的组合和自动喷水灭火系统。因此,电缆夹层的消防设计应包括火灾自动报警系统和自动灭火系统。

在电缆夹层内设置自动火灾报警系统是非常必要的,有利于早期发现电缆过热,提醒工作人员注意,消除火灾发生的隐患。在火灾报警系统设计中,关键是传感器的选择,一般考虑以下几种类型:点式感烟探测器,缆式差定温探测器和空气样本分析系统。

感烟探头,有烟雾时才能发出报警信号,电缆此时已经燃烧,不利于消除隐患。

空气样本分析系统在火灾探测领域是一项比较新的技术,一般用于计算机室或电缆隧道中,而且成本较高,不建议在电缆夹层中使用。

电缆夹层内采用缆式差定温探测器进行火灾探测是比较经济合理的,缆式差定温探测器在在电缆桥架内与电缆接触并呈正弦状敷设,当桥架内的电缆达到一定温度时,报警信号由差定温探测器终端盒送至火灾报警控制器显示报警,提醒工作人员有火灾隐患,这样就可以把火灾隐患消灭在萌芽状态。

除了火灾自动报警系统外,还要设置自动灭火系统。从实际的应用情况来看,采用自动喷水系统虽然能有效地控制和扑灭电缆的火灾,防止电缆进一步燃烧,但因该电缆夹层下通常是配电装置或是其它电气设备间,而对防水有特殊要求,因此在作水消防系统的同时还需对楼面作防水处理,并作好排水设计。另外火灾扑灭后,电缆的受损部位因其绝缘性能降低而需拆换整根电缆,会加大费用。

采用超细干粉自动灭火系统能有效抑制有焰燃烧,超细干粉灭火装置填装的超细干粉灭火剂有表面燃烧强窒息作用,能遮隔火焰热辐射、冷却被保护物,超细干粉无管网自动灭火系统,采用悬挂式结构,氮气驱动,只需将设备悬挂在被保护物上方,即可实现全淹没和局部保护设备可反复充装。灭火后对电缆无损害,火灾后只需对烧坏部分作局部更换即可使用。

在条件许可时,也可以在电缆夹层设置固定式灭火系统或悬挂式气体自动灭火装置。但由于这些装置的可靠问题,担心设置时间长了,一旦发生火灾,这些装置拒绝动作。因此这些灭火装置仅能作为电缆夹层电缆防火的后备措施。

另外,电缆夹层周围需设置排烟风机,一方面可以对电缆夹层内部进行散热,另一方面火灾发生时用于排烟,有利于消防灭火。

3 结束语

在电缆夹层内设置一系列消防防火设施是非常必要的。消防设备一旦安装和使用,设备的保养与维护也应引起重视,制定合理的管理制度,定期维护和保养设备,才能使消防设备发挥其稳定的作用。

摘要：介绍了电缆夹层设计要点,叙述了电缆夹层的防火和消防设计措施。

关键词：电缆夹层,防火设计,消防设计

参考文献

[1]GB50229—2006.火力发电厂与变电所设计防火规范[S].

[2]GB 5001 6-2008.火灾自动报警系统设计规范[S].

[3]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005.

浅析建筑防火电缆的发展及现状 篇4

电缆行业是国内仅次于汽车行业的第二大行业,产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%,应用范围极为广泛。近年来建筑行业的迅猛发展使建筑电缆的用量得到不断攀升,尤其是现代的智能型高层建筑,各类电气电子系统日趋复杂,线路纵横密布,在给人们生活、工作带来极大便利的同时也浮现了电气火灾事故逐年增多的局面。

据公安消防部分统计,中国发生的火灾中有50%以上是电气火灾,其中又有55%左右是由电线电缆引起的。引起电缆着火的原因有内部、外部两种原因,归纳起来不外乎有电缆本身故障起火和外部火源引燃两种。

建筑中电缆大都采用大程度密集方式敷设,同时电缆结构中含有大量的塑料高分子材料,因此电缆着火后,周围的电缆很容易被引燃,使火焰沿着电缆敷设方向迅速蔓延扩大,酿成火灾,再者聚氯乙烯(PVC)电缆燃烧时一般会产生大量的烟雾,并释放出一氧化碳、氯化氢等有害气体,不仅影响消防人员的救火工作,严重时更会造成火灾使现场人员因毒气、烟气的窒息而伤亡;氯化氢为腐蚀性气体,能通过缝隙、孔洞弥漫到电气装置中,在电气装置表面形成一层导电膜,降低设备和接线回路的绝缘性能,使其失去功能,造成不可忽视的“二次灾害”。

伴随火灾事故的频发,人们对电线电缆火灾危险性认识不断的加深,为减少电线电缆火灾造成的损失,人们对电线电缆的防火特性、安全可靠性、环保性提出了更高的要求,防火电缆也得到人们愈来愈多的关注。

1 防火电缆的定义

防火电缆,广义上来说是具有防火性能电线电缆的总称,是指在火灾条件下具有能直接或间接减少火灾损失特性的一类电线电缆,通常分为阻燃电线电缆和耐火电线电缆两类,阻燃,电缆在规定的试验条件下燃烧时,撤去火源后,火焰在电缆试样上蔓延但不超过规定的范围并且自行熄灭的特性,即阻止或延缓火焰发生或蔓延的能力。

阻燃电线电缆通常是在材料中添加阻燃剂(例如氢氧化镁,氢氧化铝),使得材料在燃烧时具有阻燃性能。

耐火,电缆在规定的火源和时间下燃烧时,线路能持续地在指定状态下运行的能力,即线路保持完整性的能力。通俗的说,就是在发生火灾电缆燃烧时,能保证电源持续向负载供电的能力。

电线电缆的耐火特性主要靠绕包在铜导体上的云母耐火带保护而继续通电一段时间。

主要的防火性能有下列几种:(1)阻燃-阻滞、延缓火焰沿着电线电缆的蔓延,使火灾不扩大,该类型电缆着火后具有自熄性能。(2)耐火-在火焰燃烧情况下能保持一定时间的运行,即保持线路的完整性该类型电缆在火焰中具有一定时间的供电能力。(3)无卤-构成电线电缆的材料不含卤素元素(氟、氯、溴、碘、砹),燃烧时产生的物质的腐蚀性较低,对周围环境,设施,人员的伤害较小。(4)低烟(烟密度、烟发散)-要求电缆燃烧时产生的有害烟气较少,用透过烟的光强度衰减量(透光率、能见度)来衡量。透光率越高,电缆的低烟特性越好,在发生火灾时对人员的疏散和灭火越有利。(5)低毒-电线电缆材料燃烧时产生的气体毒性较低。

防火电缆的防火性能可以为以上几种的任意一种或者是几种的共同组合,防火电缆不一定环保,但环保电缆通常都属于防火电缆。

2 国内防火电缆发展概况

国内防火电缆的发展最先从阻燃电缆开始,上个世纪七十年代末起,我国开始了对电线电缆阻燃技术的开发研究,八十年代初,许多大型电缆企业率先生产出阻燃聚氯乙烯电力电缆、阻燃聚氯乙烯控制电缆等产品。

虽然聚氯乙烯电缆的阻燃性能较好,但由于含有卤素,燃烧时产生大量的烟和有毒气体,其毒性指数高达15,人在毒性指数气体浓度下2分钟既有死亡的危险,严重危害人民生命安全,因此,无论从消防安全角度还是从环保角度来看此类产品都应逐步限制其使用。

耐火电缆则是阻燃电缆发展的一段时机的必然产物,诞生于上世纪九十年代,高层建筑的大量崛起,一旦发生火灾,抢救民众生命、财产安全及消防等都需要用电,耐火电缆因此而生,耐火电缆在火灾燃烧时,导体上形成一层保护壳的绝缘物使电缆具有继续供电的能力。

针对聚氯乙烯电缆环保性能的严重不足,早在1998年,北京市供电局就颁文规定,在其所辖系统禁用聚氯乙烯电缆;2001年我国有关部门颁布了光缆用低烟无卤材料的相关标准;同年,公安部颁布了阻燃及耐火电缆分级和有关要求,从2002年底开始,在上海、北京等城市大型公共活动场所,禁止使用聚氯乙烯(PVC)等非环保性电缆产品;2008年北京奥运会,2010年上海世博会使用的都是环保性电缆产品。

3防火电缆现状

防火电缆经过三十多年的发展,到今天的产品类别已经非常丰富,包含电力、装备、通信等多个系列,可满足各个领域的应用,并且绝大多数产品均有相关的国家或行业标准,从这一方面代表着国家有关部门对防火电缆的重视,标准的制定为防火电缆的普及提供了坚实有力的基础保障。

防火电缆的各项防火性能单从定义上非常容易理解,但具体是否符合相应的防火性能要求主要还是通过相应的试验来检测的,表1列出的是常见的防火性能指标及试验方法。

需要注意的是目前国内标准中耐火性能只包括普通的耐火试验,耐火冲击试验和水淋耐火试验暂时未要求,但部分电缆的耐火性能符合英国标准BS 6387的要求。

建筑领域常见的防火电缆代号及产品标准介绍见表2,经过十多年的制定、完善,各类产品标准已相对比较健全和规范。

表2中的耐火电缆主要是指以聚氯乙烯或者交联聚乙烯等高分子材料为绝缘层的塑料绝缘耐火电缆,随着电缆技术的不断发展,目前已有采用无机材料作为电缆绝缘的耐火电缆产品,主要耐火电缆产品及特点见表3。

除上述三种耐火电缆产品外,考虑到防火电缆在现代建筑中的重要性,越来越多的电缆企业都在研制新型的柔性防火电缆,其主要产品特点是耐火性能优异、无卤环保,同时兼顾生产制造成本及加工敷设的易用性,但不同的是该类型防火电缆目前均无一致的产品标准,执行标准为各个企业自行制定的企业标准,防火性能虽然大多相同,能满足各种场所使用的要求,但产品在规范性、统一性方面还是有些欠缺,比如产品外径范围是否统一,接头终端是否通用。

无论是防火电缆的设计还是选用,防火性能是关键的,但电气性能同样不可忽视,其中主要包括电压等级和绝缘电阻,指标参数见表4。

绝缘电阻随着温度的升高急剧下降,常温下绝缘电阻过低将可能导致耐火电缆失去耐火作用而发生击穿不能工作,造成严重的安全隐患。

防火电缆在被人们逐步认识和了解的同时距离人们也越来越近,近年来部分建筑设计规范中已经明确使用更加环保的防火电缆,例如JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》7.4.1条第二款第三项规定:对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆电线或无烟无卤电力电缆、电线。

关于防火电缆的安装敷设相关文章介绍的已经比较多了,文章不再累述,最重要的一条是不同级别、不同工作温度的不混用。

4 结束语

防火电缆尤其是环保型防火电缆在人们的生活、工作中起着不可或缺的重要作用,但与聚氯乙烯电缆有着几十年的发展历史相比,短时间内还无法完全取代,不过随着国家相关政策的不断出台,我国建筑、交通、通讯、供电等部门对应用环保电缆将更加偏重,电缆生产企业也应继续加大防火电缆的产品研发,以更安全、更环保、更经济的产品来服务社会。

参考文献

[1]冯军.浅谈我国阻燃电线电缆的发展[A].2006年中国消防协会防火材料技术论文集[C].2006.

[2]徐应麟.关于防火电线电缆的特性和型号[J].电线电缆,1999(6).

高层建筑防火电线电缆的选用 篇5

1 防火性能的电线电缆分类及其性能

目前, 市面上具有防火性能的电线电缆种类较多, 根据其本身具有的燃烧特性, 主要有以下三种:

1.1 阻燃电线电缆

阻燃电线电缆, 顾名思义, 就是具有阻燃、延缓火焰蔓延作用的电线电缆。阻燃电线电缆从内部构造来说, 与普通电线电缆基本相同, 不同之处在于它拥有采用阻燃材料的绝缘层和护套, 同时它的包带和填充物等辅助材料也是具备阻燃性能的材料。因此当火灾发生时, 阻燃电线电缆可以保证火势不会沿着电线电缆进行蔓延, 还可以在限定范围及时间内自行熄严内焰、残焰, 控制火灾的范围、减少财产的损失, 并争取到更多的灭火时间。

在相关的性能对比试验中, 阻燃电线电缆在产烟性、毒性、热释放性、易燃性方面都表现出了非常出色的成绩:

阻燃电线电缆能提供比普通电线电缆多出15倍以上的逃生时间;阻燃电线电缆的燃烧率是普通电线电缆的1/2;阻燃电线电缆的热释放率仅为普通电线电缆的1/4;阻燃电线电缆的毒气排出量仅为普通电线电缆的1/3 (以一氧化碳排出量为例) 。

由此可知, 阻燃电线电缆在防火安全性上明显优于普通电线电缆。

1.2 耐火电线电缆

耐火电线电缆拥有优质的耐火层, 能在50~800℃的高温火焰中保持长时间的线路完整性, 也就是说当火灾发生时依然可以在一定时间内正常通电运行。耐火电线电缆可以为火灾中人员的疏散、物资抢救和扑救工作提供一定时间的电力保证, 因此, 在发电厂、核电站、高层建筑, 以及对电负荷要求较高的企业中常有使用。

1.3 矿物绝缘电缆

矿物绝缘电缆的线芯是电工紫铜棒材料, 护套为无缝铜管, 绝缘材料采用的是无机矿物质氧化镁粉。这里需要特别强调, 氧化镁是一种熔点高达2800℃的优质矿物耐火材料, 在2800℃以下的温度中, 可以保证基本没有任何变化, 同时还具有极佳的绝缘性能 (见图1~2) 。

由于生产材料的特性, 矿物绝缘电缆具有许多独特的性能:

1.3.1 耐机械磨损、防爆

矿物绝缘电缆面对喷淋和机械撞击时, 表现出了优良的抗击能力, 即使是在外径变形达1/3的情况下, 仍然可以保持正常的通电运行。同时, 由于矿物绝缘电缆为完全实心结构, 因此还具备防爆功能, 非常适合在爆炸危险区域使用。

1.3.2 耐高温、辐照

由于拥有优质的金属线芯和金属护套材料, 矿物绝缘电缆的使用温度极限可达1083℃, 接近铜的熔点, 因此, 可以长期在250℃的高温中保持正常运行。另外, 经过实验验证, 矿物绝缘电缆在经过辐照后, 依然可以维持材料不发生变化, 在使用中表现出了优秀的稳定性。

1.3.3 不老化、寿命长

常见的耐火型电缆, 由于聚氯乙烯材料的老化特性, 一般只有20年的使用寿命, 因此需要定期更换, 以保证正常的电力运行。而矿物绝缘电缆全部采用的是没有老化问题的无机材料, 其中的铜护套还具有氧化速率减薄极缓的特点, 因此几乎可以达到与建筑物同等的使用寿命, 几乎没有电线电缆维护、更换方面的问题。

1.3.4 没有烟雾及有害气体

火灾发生时电线电缆燃烧产生的大量烟雾和有害气体是造成人员中毒和窒息死亡的主要原因。而矿物绝缘电缆由于其优质的外在保护材料即使是在高温中依然可以保证不产生烟雾和任何有毒的气体, 同时还可以维持正常供电3h以上, 因此在保护人员安全、减少财产损失方面明显优于其他电缆。

1.3.5 防水、耐腐蚀

矿物绝缘电缆的无缝铜管铜护套在耐腐蚀性方面的表现非常优异。在普通环境下, 无需任何附加的保持措施即可保证水、油和气体不会渗透进电缆。即使是在对铜有腐蚀作用的特殊场合敷设使用, 也只需在矿物绝缘电缆外部加设一个pvc外护套即可实现完全保护。

1.3.6 安全经济

矿物绝缘电缆的结构特点决定了其芯线截面小于铜护套的截面, 因此可提供极好的低接地电阻, 与其它电缆的使用相比, 又可以节省一根接地线, 还能对工作人员的安全作业提供有效保障。

1.4 其他防火性能电线电缆

由于使用上的不同要求, 除以上几类常见防火性能电线电缆外, 还有以下用于相对特殊环境的电线电缆:

无卤电线电缆。由不含卤素的材料构成, 因此其燃烧后产物的腐蚀性较低。

低卤电线电缆。构成材料中卤素的含量较低。

低烟电线电缆。燃烧时产生的烟尘较少, 可保持环境有较高的透光率。

低毒电线电缆。采用无毒材料制作, 燃烧时产生的气体毒性较低。

无卤低烟阻燃电线电缆。构成材料中不含卤素, 同时具备燃烧烟尘较少和阻燃的特性。

无卤低烟阻燃耐火电线电缆。构成材料不含卤素, 燃烧时烟尘较少且具有阻燃和长时间保持线路完整性的特性。

2 防火性能电线电缆在工程中的应用和设计

(1) 普通电缆主要用于直埋敷设和穿管暗敷, 还可用于普通设备线路的穿管敷设。需要注意的是, 采用普通电缆的穿管暗敷应保证穿金属管或阻燃型硬塑料管敷设在不燃烧体结构内。同时, 包括架空地板、吊顶, 以及轻质墙体材料内敷设的管线暗敷除外。

(2) 如果需要将多根电线电缆成束敷设在同一通道内, 考虑到火灾发生时电线电缆引燃后会产生大量热量, 造成火势的更快蔓延, 应采用阻燃电线电缆。

(3) 在进行消防设备和重要负荷供电线路的敷设时, 为保证在火灾发生时依然可以保持线路的完整性, 以维持通电的正常, 应采用耐火电线电缆或矿物绝缘电缆。

(4) 在选用电线电缆时, 应考虑到使用场所和敷设条件的要求不同, 科学合理的选择阻燃级别。

(5) 在高层建筑的火灾造成的死亡事件中, 80%的人员都死于烟雾和毒气窒息。PVC材料经过燃烧产生的烟雾毒性相当高, 人在此浓烟中只能存活2~3min, 因此应考虑在人流密度的场所和疏散通道采用无卤低烟电线电缆, 以确保火灾发生时的逃生安全。除直埋敷设的电线电缆, 在特级、一级场所应采用无卤低烟型, 无卤低烟型电线电缆可用于二级场所。

(6) 在特级、一级场所中, 以及重要的木结构公共建筑中, 担负重要负荷的电源主干线路应采用矿物绝缘电缆。

3 高层建筑防火电线电缆使用

根据相关规定, 消防设施的供电干线的选择应根据高层建筑的高度不同, 采用不同的选择。当建筑高度达到10m或53层及以上时, 应采用矿物绝缘电缆;当建筑为高度在5~10m范围之内的一类高层住宅建筑, 或建筑楼层数达到43~91层, 则可在阻燃耐火线缆和矿物绝缘电缆进行灵活选择;即建筑楼为层数在1~81层的二类高层住宅建筑, 采用阻燃耐火类线缆。除此之外, 高层建筑中所选电线电缆还应具有低烟、低毒等性能, 若发生火灾时, 室内人员就能顺利逃生。下面, 以香开连天花园项目和香开长龙项目的防火电线电缆使用为例进行说明。

(1) 香开连天花园项目位于福建省福州市东部核心区, 二环与三环交界处, 项目建筑面积107552.58, 为4栋32~39层的一类高层住宅及4栋2~7层的商业组成, 32层住宅高度102.2m, 39层住宅高度122.1m, 地下是为两层地下室, 设置两个住宅变配电房 (一户一表) , 两个专用变配电房及一个商业专用配电房, 均设置于地下一层。消防用电均从专用变配电房引出。因为超百米高层住宅, 所以本项目消防用电电缆从专用变配电房出来后均采用矿物绝缘电缆。2016年9月1日设计完成送审查, 2016年9月15日审查通过。

(2) 香开长龙项目位于福州市鳌峰路与鳌峰支路交汇处, 南部临闽江, 建筑面积102065.48, 7栋25层住宅, 建筑高度79.9m, 2栋16层住宅, 建筑高度50.8m, 按规范要求, 采用C级阻燃耐火电缆即可。由于新的消防相关规范要求, 消防用阻燃耐火电缆不能和普通电缆敷设在同一竖井内, 因此, 建筑上都为了这个规定要专门设置了消防小井, 仅敷设消防电缆。本项目为了这个井要专门隔墙、配甲级防火门等, 在施工和后期装修上都存在一定造价上的增加, 所以本项目在对比后, 决定主楼干线上采用了矿物绝缘电缆, 与其他配电箱桥架等均敷设在同一竖井内, 但是分支线与从配电房到主楼消防总箱的地下室水平路径, 还是采用普通C级阻燃耐火电缆沿桥架敷设。2016年9月25日设计完成送审查。

4 电线电缆的防火措施

电缆在敷设时, 当电缆在穿过不同的防火分区时, 电缆隧道、电缆沟、电缆间的隔墙处, 穿越耐火极限不小于1h的隔墙处时, 至建筑物的入口处或至配电间、控制室的沟道入口处, 以及电缆引至电气柜、盘或控制屏、台的开口部位时, 应采取防火封堵措施。在进行电缆防火封堵时, 可根据不同情况, 选择防火胶泥、耐火隔板、填料阻火包、防火帽等方式和方法进行操作。

参考文献

[1]蔡丽敏.高层建筑防火电线电缆的选用[J].四川水泥, 2016, 06:275.

[2]李刚.防火电线电缆性能分析与应用探讨[J].内蒙古石油化工, 2007, 07:45~47.

核电站常规岛电缆防火设计 篇6

关键词：核电站,电缆,防火

0 引言

随着核电站的大量建设,核电站火灾安全成为困扰人们的一个亟待解决的问题。由于在核电站核岛、常规岛及泵房等附属厂房中广泛分布着电缆,在过载、短路及局部过热等故障状态及外热作用下,其绝缘电阻会下降,进而使其升温燃烧,引发火灾爆炸事故。由此可见,为确保核电厂的建设和安全运行,做好核电厂常规岛电缆防火设计是十分必要的。

1 核电站电缆着火的主要原因

1.1 电缆本身故障

由电缆本身故障造成火灾的主要原因是:

(1)电缆本身存在质量问题,安装电缆时的拐弯处弯曲半径过小,或电缆支架上电缆敷设量超过规程的规定,都会导致电缆的绝缘套筒破坏,使电缆相间或相与铅皮间的绝缘层被电弧击穿,导致电缆着火燃烧;

(2)电缆在长时间使用过程中,由于过负荷等原因,其绝缘逐渐老化,使绝缘层强度降低,电学性能下降,导致电缆短路失火。

1.2 外界原因

造成电缆火灾的主要外界原因是:

(1)若电缆受到附近热力管道长期地高温烘烤,当热量达到一定程度时,就会引燃电缆绝缘材料,使电缆着火;

(2)如果员工从事电焊、气割、打磨及油漆作业前,未对作业区域内的电缆进行合适的覆盖,使明火或火星接触到电缆表面,直接引燃电缆的绝缘材料,导致电缆火灾。

2 核电站电缆火灾事故特点

核电站电缆火灾事故有如下特点。

(1)火势凶猛,延燃迅速。

由于核电站内电缆数量多,而且有些电缆还处在与高温管道重叠或交错布置中,因此,一旦电缆着火,火势就特别凶猛。又由于电缆是成束敷设,具有一定的贯穿性,燃烧时的热辐射又将互相传导,因此电缆一旦引燃就会顺着井道或者线槽蔓延。同时,电缆一般敷设在核电站较隐蔽的地方,在引燃早期不易被发现,等到被发现时,火势己经无法控制。

(2)扑救困难,有二次危害。

由于电缆外护套易于燃烧,且燃烧时会释放出具有毒性或腐蚀性的气体,对人的生命构成威胁,不利于火灾的及时扑救。同时火灾后,为消除二次危害,常需要更新所有的电缆设备,加大了由火灾造成的直接经济损失。

(3)损失严重,恢复时间长。

由于电缆着火常酿成大火灾,不但直接烧损设备,而且恢复送电十分困难。这不仅严重影响核电站正常的生产运行,而且在政治和经济上也造成非常巨大的影响。

3 电缆防火阻燃措施

针对核电站电缆防火的特点,按照有关规范要求,从电气设计入手,制订相应的防火预防措施。目前电缆防火阻燃措施可归纳为以下几种:

(1)采取措施防止电缆着火,或着火后不延燃;

(2)对电缆敷设路径或易燃区段采取有效的防堵消防措施;

(3)使电缆本身难燃化。

下面介绍岭澳核电站二期工程采取的电缆防火阻燃措施。

3.1 合理选择电缆

电缆的合理选择主要是指阻燃电缆与耐火电缆的选择。

(1)阻燃电缆:在规定试验条件下,燃烧试样,在撤去试验火源后,火焰的蔓延仅在限定范围内,且其残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。它的根本特性是:在火灾情况下有可能因被烧坏而不能运行,但可阻止火势的蔓延。核电站电缆的绝缘和护套材料必须采用低烟、无毒及无腐蚀性的无卤阻燃电缆料,才能满足特殊的核安全要求。无卤阻燃电缆在发生火灾时,燃烧释放的烟雾量很低,不带毒性及腐蚀性,其阻燃成分可有效发挥阻燃作用,不会使电缆成为火焰蔓延的通道。岭澳二期3,4号机组常规岛的核级电缆绝缘采用XLPE,外护套采用低烟无卤阻燃聚烯烃的铜芯电缆。

(2)耐火电缆:在燃烧条件下仍能在规定时间(约心)内保持通电的电缆。对公用重要回路(如直流电源、消防、报警、事故照明、双重化保护、水泵房、化学水处理及输煤系统等)或场所,如其明敷的电缆未实施耐火防护,则应采用耐火电缆。耐火电缆还具有发烟量小及烟气毒性低等特点。岭澳二期常规岛及BOP厂房所用的耐火电缆的绝缘采用XLPE,外护套采用低烟无卤阻燃聚烯烃的铜芯电缆,并在导体和绝缘层间增加由多层云母绕包而成的耐火层。

3.2 防火封堵的设置

防火封堵的设置主要有以下几方面。

(1)电缆桥架(管)穿墙及楼板处,电缆穿柜、屏、盘、台及箱等孔洞处,用防火堵料对其进行封堵。

(2)在大型和钢制电缆竖井穿楼板处及适当位置设置阻火段。当竖井高度低于3m时,在竖井中部封堵;当竖井高度在3～6m时,在竖井的上下两端进行封堵;当竖高度高于6m时,应每隔5m封堵1次。

(3)通常超过100m的电缆桥架,应每隔100m涂刷电缆防火涂料作为阻火隔断,并且应涂刷在每层桥架上的电缆及槽盒表面(围绕电缆及槽盒形成环形包覆状)。

(4)按照《核电厂防火准则》(EJ/T 1082-2005)的规定,在常规岛内电缆夹层处,电缆桥架应每隔50m涂刷电缆防火涂料作为阻火隔断。

(5)室外电缆沟/隧道阻火墙应在公用主沟道的分支处,多段配电装置对应的沟道适当分段处,长距离沟道中相隔约100m或通风区段处,至控制室或配电装置的沟道入口及厂区围墙处设置防火墙。

(6)防火封堵材料及防火封堵系统的耐火极限不应低于被贯穿物的耐火极限,且不应低于1h。岭澳二期常规岛防火区划分为:①要求耐火极限为3h的区域:0.00m层汽机岛范围、0.00m层电动给水泵区域、0.00m层MO润滑油传送间、0.00m层TA主变、11.40m层润滑油室及16.20m层汽机平台区域;②要求耐火极限为2h的区域:0.00m层MP除盐水箱间、0.00m层酸碱储存区域及8.20m层化水精处理区域;③要求耐火极限为1h的区域:16.20m层配电室电缆、20.20m层低压配电室、20.20m层230V直流蓄电池室、20.20m层直流充电室及二次设备室、20.20m层125V直流蓄电池室。

3.3 电缆合理布局

为确保电缆防火设计及相关供电可靠,电缆布局合理也十分重要。

(1)电气隔离:所有冗余及与安全相关的电缆间需进行实体隔离。隔离方式可采用冗余电缆敷设在不同防火区或不同的电缆托盘内,且应满足最小实体隔离要求的方式。电缆应按照单元机组分开敷设,并根据电缆类型由上至下按中压、低压、控制及测量仪表通信电缆的顺序分层布置。

(2)电缆桥架填充:常规岛内水平主电缆桥架中,截面大于6mm2的动力电缆应单层并排敷设,但单芯电缆可呈品字形成组放置;截面不大于6mm2的动力电缆,可一层或多层并排敷设,但不要超过梯架侧边高度。控制电缆在电缆梯架或托盘中可一层或多层并排敷设,但不要超过梯架侧边高度。

(3)远离热源和火源:电缆在电缆沟和隧道内敷设时,线路路径要短,且尽量避免与其它管线、管道交叉,防止形成大面积火灾,其最小允许距离见表1。

mm

当现场实际距离小于表1中数值时,应在接近或交叉前后1m处,采取保护措施。在气轮机发电机房、电缆布线室及配电室等易燃易爆场所,不应架设明敷电缆。

4 结束语

核电站电缆火灾事故是当前一个比较重要的研究课题。合理的电缆防火设计,关系到整个核电站运行的安全可靠性。本文针对岭澳核电站二期工程电缆防火设计的经验,从电缆选型、布置及防火封堵等多方面对其进行讨论,对国内正在进行和即将开建的核电站的设计工作具备一定参考价值和借鉴意义。

参考文献

[1]王柏东,程仁良,刘鹏,等.核电站用电缆料的性能特点[J].核电工程与技术,2006(2):30-33

[2]陶晶.阻燃电缆和耐火电缆的结构、特性及选用[J].西北水电,2002(3):38-40

[3]黄淑贞.核电站用电缆的结构设计和性能要求[J].电缆电线,1998(2):14-18

电缆防火对策 篇7

在建筑电气防火方面,据有关统计显示,电气火灾占建筑物火灾数量的25%～27%,而由电气线路引发的火灾约占电气火灾的60%左右,电气火灾造成的损失占总数的30%～50%。如此惊人的数字,应该给我们带来警示:在建筑电气设计中,对于电线电缆的应用,一定要认真考虑,精心设计。现有的规范对消防线路以及消防设备的配电用电线电缆的要求较为详细,但是对于大量的一般线路的要求则有些欠缺。纵观电气线路引发的火灾,绝大部分是一般的配电线路和系统引起的。建筑中发生电气线路火灾,总是在线缆最薄弱的环节。因此,在建筑配电设计中,合理选用电线电缆以及恰当的敷设方式,对于建筑电气防火非常重要。

2 电线电缆选用

2.1 相关规范规定

建筑中,电线电缆的基本功能是为电气负荷输送电力。在输送电力的过程中重点需考虑的问题有:

1)减少线路损耗,保证供配电系统正常运行;

2)防止电气火灾;

3)火灾发生时,应有利于人员的疏散;

4)发生突发事件,尤其是发生火灾时,应确保防灾设备、消防设备的正常运行。

这些问题中,1)是属于配电正常运行的问题;2)～4)则是属于安全问题,它们对于中、低压配电系统均适用。但是在建筑电气设计时,如何正确地选择电线电缆,往往还是存在一些问题和模糊的认识。在相关的规范中,对不同的场所和消防用电设备在火灾时延续供电时间做出了规定。

《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95,2005年版)7.3.3中规定:商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、书库,重要的档案楼、科研楼和高级旅馆的火灾延续时间应按3.00h计算,其他高层建筑可按2.00h计算。自动喷水灭火系统可按火灾延续时间1.00h计算。

《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)8.6.3条中表8.6.3规定了不同场所的火灾延续时间要求——对于民用建筑:公共建筑、居住建筑其火灾延续时间均为2.0h;对于灭火系统:自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统、防火分隔水幕,应按相应现行国家标准确定。

《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.9.13条要求各类消防用电设备在火灾发生期间,最少持续供电时间应符合表13.9.13的规定:

这是对消防设施持续供电时间的要求,不同场所和不同消防用电设备,要求持续供电时间有所不同,作为配电系统中的电缆,应根据此要求做出不同的选择。

2.2 电线电缆分类及选用要点

在我们的日常设计中,有多种类型的电缆,在什么情况下选用何种电缆呢?首先我们来看看电缆的分类及定义:

1)普通电线电缆:不具有阻燃、耐火、无卤及低烟等特性的电线电缆;

2)阻燃电线电缆:难以着火并具有阻止或延缓火焰蔓延能力的电线电缆;

3)耐火电线电缆:在规定温度和时间的火焰燃烧下仍能保持线路完整性的电线电缆;

4)无卤低烟阻燃电线电缆:材料不含卤素,燃烧时产生的烟尘较少并且具有阻止或延缓火焰蔓延的电线电缆;

5)无卤低烟阻燃耐火电线电缆:材料不含卤素,燃烧时产生的烟尘较少并且具有阻止或延缓火焰蔓延、可保持线路完整性的电线电缆。

2.2.1 阻燃电线电缆

阻燃电线电缆根据GB/T18380.3-2001规定的不同等级标准的实验,可分为A、B、C、D四种阻燃等级,其要求应符合表1的规定。

注:D级标准只适用于试样直径≤12mm的电线电缆。

在实际的工程设计中,主要考虑选用的是A、B、C这三个等级的电线电缆。从表1我们可以看出,当试样所含非金属材料总体积达到7 L/m时,就应该选择A级阻燃电缆。而在工程设计中,变配电所的出线往往有数十条电缆,而且截面也不尽相同。这就需要我们对电缆的非金属材料总体积进行统计,从而决定需要选用何种等级,并根据电缆在桥架或线槽内的占空比确定需要采用的规格以及桥架或线槽的数量。

以通常的YJV电缆为例:在建筑中通常采用的是TN-C-S系统或TN-S系统,对于TN-C-S系统,我们选用4芯电缆;而对于TN-S系统,则采用5芯电缆。对于TN-C-S系统采用的4芯等截面电缆,以25mm2的为例,其直径为23.8mm,一根电缆的非金属含量是0.3447L/m,20根电缆非金属含量达到7L/m,为A级阻燃级别;10根电缆达到B级;4根电缆达到C级。而对于150mm2的电缆,近5根就达到了A级的非金属含量。若对于TN-S系统采用5芯电缆,以4+1为例,25mm2的电缆直径为25.4mm,一根电缆的非金属含量是0.3905 L/m,17根电缆非金属含量达到7 L/m,为A级阻燃级别;9根电缆达到B级;4根电缆达到C级。而对于150mm2的电缆,近5根就达到了A级的非金属含量。

从上面的分析计算中可以看出,在变配电所的出线回路中,几根大截面的电缆的非金属含量就达到7L/m,因此在选用阻燃电缆级别时,一定要明确要求等级,否则如果选用了低级别的阻燃电缆,就根本达不到要求。当非金属含量超过7 L/m时,A级阻燃电缆也不能满足要求。表2是0.6/1kV,4芯和5芯不等截面YJY电力电缆单位长度内非金属材料含量以及A、B、C三个级别能同时在一起敷设的数量情况。

2.2.2 耐火电线电缆

对于耐火电线电缆,则应通过GB/T19216.21-2003(等效IEC 60331)标准的试验,其耐火试验要求应符合表3在火焰条件下电缆的线路完整性试验。

注:原标准(90年版)有950℃,2003年版为了与国际IEC标准等同,取消该标准。

2.3 敷设方式的选择

选择电线电缆,与敷设方式直接有关,因为敷设方式直接关系到对电缆的保护程度。在建筑内敷设方式主要有:电缆桥架或线槽敷设、穿管明敷、穿管暗敷、直接敷设等。

1.《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)中:

9.1.4消防用电设备的配电线路应满足火灾时连续供电的需要,其敷设应符合下列规定:

9.1.4.1暗敷设时,应穿管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30mm;明敷设时,应穿有防火保护的金属管或有防火保护的封闭式金属线槽;

9.1.4.2当采用阻燃或耐火电缆时,敷设在电缆井、电缆沟内可不采取防火保护措施;

9.1.4.3当采用矿物绝缘类不燃性电缆时,可直接敷设;

9.1.4.4宜与其它配电线路分开敷设,当敷设在同一井沟内时,宜分别布置在井沟的两侧。

2.《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中:

7.4.1第2款导体的绝缘类型应按敷设方式及环境条件选择,并应符合下列规定:

1)在一般工程中,在室内正常条件下,可选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套的电缆或聚氯乙烯绝缘电线;有条件时,可选用交联聚乙烯绝缘电力电缆和电线。

2)消防设备供电线路的选用,应符合本规范第13.10节的规定;

3)对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物,应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。

13.10.4消防设备供电及控制线路选择,应符合下列规定:

1火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,应采用矿物绝缘电缆;

2火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,宜采用矿物绝缘电缆。当线路的敷设保护措施符合防火要求时,可采用有机绝缘耐火类电缆;

3火灾自动报警保护对象分级为二级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,应采用有机绝缘耐火类电缆;

4消防设备的分支线路和控制线路,宜选用与消防供电干线或分支干线耐火等级降一类的电线或电缆。

13.10.5线路敷设应符合下列规定:

1当采用矿物绝缘电缆时,应采用明敷设或在吊顶内敷设;

2难燃型电缆或有机绝缘耐火电缆,在电气竖井内或电缆沟内敷设时可不穿导管保护,但应采取与非消防用电电缆隔离措施;

3当采用有机绝缘耐火电缆为消防设备供电的线路,采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设时,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护。所穿金属导管或封闭式金属线槽应采取涂防火涂料等防火保护措施;当线路暗敷设时,应穿金属导管或难燃型刚性塑料导管保护,并应敷设在不燃烧结构内,且保护层厚度不应小于30mm;

4火灾自动报警系统传输线路采用绝缘电线时,应采用穿金属导管、难燃型刚性塑料管或封闭式线槽保护方式布线;

5消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及应急广播等线路暗敷设时,应采用穿导管保护,并应暗敷在不燃烧体结构内,其保护层厚度不应小于30mm。当明敷时,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护,并应在金属导管或金属线槽上采取防火保护措施;

采用绝缘和护套为难燃性材料的电缆时,可不穿金属导管保护,但应敷设在电缆竖井内;

6当横向敷设的火灾自动报警系统传输线路采用穿导管布线时,不同防火分区的线路不应穿入同一根导管内。探测器报警线路采用总线制布设时可不受此限;

7火灾自动报警系统用的电缆竖井,宜与电力、照明用的电缆竖井分别设置。当受条件限制必须合用时,两类电缆宜分别布置在竖井的两侧。

3.《建筑设计防火规范》GB50016-2006中:

11.1.6消防用电设备的配电线路应满足火灾时连续供电的需要,其敷设应符合下列规定:

1暗敷时,应穿管并敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30 mm。明敷时(包括敷设在吊顶内),应穿金属管或封闭式金属线槽,并应采取防火保护措施;

2当采用阻燃或耐火电缆时,敷设在电缆井、电缆沟内可不采取防火保护措施;

3当采用矿物绝缘类不燃性电缆时,可直接明敷;

4宜与其他配电线路分开敷设,当敷设在同一井沟内时,宜分别布置在井沟的两侧。

《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》用词基本一致,提出了是否需要采取防火保护措施。《民用建筑电气设计规范》则规定较为细致,提出了在什么情况下应采用何种电缆(宜采用、宜选用、可采用等)。一条线路应从起点到终点全程考虑(干线、分支干线、支线),在一条线路中,可以有多种敷设方式,对于每个环节,都应予以认真的考虑和设计。线槽敷设:耐火线槽、阻燃线槽、普通线槽;穿管敷设:明敷、刷防火涂料;穿管暗敷:30mm厚的保护层(不燃烧体结构)。

2.4 无卤低烟电线电缆

当建筑中发生火灾,燃烧时产生的烟气、有毒气体等,应予以充分考虑。有毒气体的蔓延和扩散,将造成人员伤亡。为了使建筑内的人员能尽快安全疏散,可采用无卤低烟电线电缆(烟气毒性小、烟气透明度高、利于逃生)。例如八方电工集团生产的辐照交联低烟无卤阻燃耐火电线电缆。值得注意的是,有的人在设计时考虑采用无卤低烟电线电缆,设计说明中也明确了采用无卤低烟电线电缆,但在标注电缆型号时,却又错误地将有卤的电线电缆标注上去。因为低烟无卤电线电缆型号中不应有“V”。凡是带“V”字母,就表示含有卤化物,就不属于无卤电线电缆。

2.5 电缆及光缆产品的燃烧性能

笔者在参编《民用建筑电气设计防火规范》的讨论中,认为电缆的耐火性能主要有三种要求,即950℃,180min;950℃,90min;750℃,90min。按照正准备报批的国家标准《电缆及光缆燃烧性能分级》,将线缆按燃烧性能分级。该规范适用于电缆及光缆产品的燃烧性能,不包括耐火性能。分级为:

1)电缆及光缆产品的燃烧性能分为主等级、燃烧滴落物/微粒等级、产烟毒性等级。

2)电缆及光缆产品的燃烧性能主等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级,燃烧滴落物/微粒等级分为d0、d1、d2三个等级;产烟毒性等级分为t0、t1、t2三个等级。5个级别的电缆及光缆产品应给出以下等级信息:燃烧性能分为主等级、燃烧滴落物/微粒等级d、产烟毒性等级t。

从阻燃性能来看,A类电缆就是不可燃的。如浙江久盛的氧化镁矿物绝缘电缆,由于其采用氧化镁矿物作为绝缘材料,外皮是铜材料,根本没有任何可燃物。

电缆及光缆的燃烧性能等级附加信息包括燃烧滴落物/微粒等级和产烟毒性等级。燃烧性能等级Ⅱ级和Ⅲ级的电缆及光缆应给出相应的附加信息。

燃烧滴落物/微粒等级

燃烧滴落物/微粒等级分为d0级、d1级和d2级,共3个级别。

燃烧滴落物/微粒等级及分级判据见表6。

产烟毒性等级

产烟毒性等级分为t0级、t1级和t2级,共3个级别。

产烟毒性等级及分级判据见表7。

标识

依照本标准检验符合规定要求的电缆及光缆,应在其产品和包装上标识出燃烧性能等级。

燃烧性能等级为Ⅱ级和Ⅲ级的电缆及光缆应按规定给出燃烧滴落物/微粒等级、产烟毒性等级等附加信息标识。

例如:电缆及光缆的燃烧性能等级及附加信息标识如下:

3 其他设计要点

3.1 检测技术的应用

要使配电线路安全可靠,除了正确的应用之外,还需要有良好的管理。不要等到出现问题才去处理,而应转变思路和做法,在出现问题之前就能发现隐患,提前处理,解决问题。然而在当今大型建筑中,这种管理若依靠人工是难以实现的,必须借助现代的一些科技手段和技术,对电线电缆进行必要的监测。例如火灾漏电探测,线缆的漏电并非表示火灾发生,而是表明线路存在火灾的隐患,需要对线路漏电进行检查。因为长期漏电将会导致线缆的绝缘过早老化,从而导致线缆短路发生火灾。另外,在大量线缆集中敷设的线槽中,采用线型感温探测器,对线缆的温度进行监测。设计合理时,线缆在正常工作时温度较低;一旦出现过负荷现象,线缆会出现温升。早期对异常温升进行监测,可以查找出故障,避免故障进一步蔓延和发展,防止火灾发生。

3.2 新型产品

随着技术发展,多种新型电线电缆研发出来,并应用于实际工程。从耐火阻燃的效果上看,火灾时延续供电时间都有所提高,达到甚至超过规范规定的火灾时的持续供电时间。例如上海高桥电缆集团研发的超阻燃电缆,其非金属含量可达到50L/m甚至更高,这就极大地解决了线路在敷设过程中所需解决的阻燃级别问题,也极大地提高了电缆的安全性。另外中压耐火电缆采用的填充物中有氢氧化铝和氢氧化镁,这两种材料在不同的温度下会发生分解,释放出一定量的水分,使火灾时电缆在燃烧过程中单一的热传导成为热阻,达到规范规定的3h耐火要求,从而大大提高了中压系统供电的可靠性,为低压应急供电提供了可靠的保证。另外,高桥的NG-A-1kV-4x35隔离型矿物绝缘耐火电缆通过了英国标准协会BS-6387C.W.Z.试验(在火灾条件下保持线路完整性的电缆性能要求,C:耐火,经受950℃火焰燃烧180min;W:耐火防喷淋,经受650℃火焰燃烧15min和喷水15min;Z:耐火耐撞击,经受950℃火焰燃烧和极限冲击15min),这也是我国目前唯一通过该项试验的产品,对于我们进行建筑电气防火安全设计十分有益。

3.3 中压线路设计

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)第9.1.1条规定:高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电,应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的规定进行设计,一类高层建筑应按一级负荷要求供电,二类高层建筑应按二级负荷要求供电。

《供配电系统设计规范》GB50052-2009第3.0.2条规定:一级负荷应由双重电源供电,当一电源发生故障时,另一电源不应同时受到损坏。

大型和高层及超高层建筑基本均由10kV(或20kV、35kV)中压电源供电,中压电源线路的可靠性就显得尤其重要。从电缆的选择到线路的敷设,必须予以认真的考虑。在工程设计中,往往重点考虑的是低压系统,很少考虑中压。然而对于供电的可靠性,不能仅仅考虑低压,中压实际上是供电可靠性的源头。《供配电系统设计规范》GB50052第3章(负荷分级及供电要求)重点讲的就是中压电源的问题。低压侧根据场所和设备供电要求来选择阻燃或耐火电缆,采取双电源互投,就是为了提高对重要负荷供电的可靠性。在工程设计中,设计人员常常会将注意力放在低压电缆的选择和敷设,而往往忽略了中压电缆的选择和敷设。对于中压(10～35kV)电缆,以往的设计常见的型号是YJV或YJV22,这些都属于普通电缆,不具备阻燃功能,更别说具有耐火功能了。但是以往设计中选备用的电缆,也很少强调阻燃和耐火电缆的详细性能参数,因此,对于设计中选用的一般电缆,也就无人去追究其耐火性能。但现在有了阻燃耐火电缆,需要我们很好地去应用。

我们可以看看建筑中中压电缆的路由:对于仅设一个配变电所的情况,从城市降压站→建筑内电缆分界小室(或开闭所)→配变电所高压进线柜;对于设置多个配变电所的情况,从城市降压站→建筑内电缆分界小室(或开闭所)→主配变电所高压进线柜→各配变电所高压进线柜。

对于中压电源进线的电气设计分界:中压进线由供电部门送至高压开关柜进线端,电气设计人员需考虑进入建筑物的路径,这就有线路的路由和敷设问题。尤其是对于有多个变配电所的工程,从主变配电所出线至各分配变电所,所有缆线选择和敷设路由均由设计人员考虑。

为了确保中压线路的安全,在选型方面:要考虑阻燃或耐火;在路由方面:要考虑阻燃或耐火桥架(线槽)。中压电缆的敷设方式主要有:电缆沟内敷设、直接埋地敷设、在线槽内敷设、穿管敷设。在设计中,往往忽略了采取防火保护措施。在线槽内敷设、穿管敷设的防火措施是:采用阻燃或耐火金属线槽、金属管刷防火涂料、选用阻燃或耐火电缆。

一级负荷需要双重电源供电,尤其是在大型公共建筑(在同一平面层有多个配变电所,如机场、火车站等建筑)或是超高层建筑中,设置多个变配电所(在不同楼层),从主变配电所至各分变配电所的中压电缆选择和敷设路由等问题需要我们予以足够的重视。

3.4 铜、铝电缆的应用

关于铜和铝芯(或铝合金)电缆的应用,从耐火时间上看,消防线路还是应采用铜芯;对于非消防线路,缆线截面在16mm2或35mm2及以上时,可以采用铝芯(或铝合金)电缆。铝芯(或铝合金)电缆从供配电性能方面,与铜芯电缆无区别,但是从节能和减排方面,还是具有一定的优势。因为冶炼1t铜和1t铝所耗的能源差异很大,且1t铝所能制造出来的电缆比1t铜要长。因此在北京市地方标准DB11/687-2009《公共建筑节能设计标准》中,就有专门的条文,并用了较大的篇幅进行说明。在实际工程设计中,希望广大设计人员在保证供配电系统的安全可靠性的同时,在电气节能方面,为节能减排多做一些工作。

4 结束语

本文从相关规范规定及实际应用经验出发,从电线电缆分类及选用要点、敷设方式、电缆及光缆产品的燃烧性能、中压线路设计、新产品新技术的应用等方面,详细分析了建筑配电设计中电线电缆、敷设方式等的选择,提出了建筑电气防火设计中电线电缆的应用要点,希望能对广大设计人员在建筑电气防火设计时有所帮助和提示,合理设计,保证供配电系统的安全可靠性,做到安全,节能。

参考文献

[1]中华人民共和国公安部.GB50045-95高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S].北京:中国计划出版社,2005.

[2]中华人民共和国公安部.GB50016-2006建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2006.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.