电缆隧道消防问题探讨

2015-03-11傅晓凌

建材与装饰 2015年48期

关键词：干粉绝缘电缆

傅晓凌

（福建省电力勘测设计院）

前言

电缆隧道布设在地下，环境相对单一，不会受到外界的影响。但同时也存在工作人员很少到达，若不进行远程监控，较难发现火灾隐患等问题。一般隧道空间较为狭长，能见度差，一旦发生火灾，因烟雾弥漫，消防人员很难发现着火点，扑救比较困难。

1 电缆隧道火灾原因分析

电缆隧道内的运行环境单一，运行期间由于外界因素引起的火灾可能性极小，隧道内火灾隐患主要是电缆火灾。

虽然电缆引起的火灾可能性较低，但还是偶有发生，比如辽宁发电厂由于电缆接头过热引起火灾；富拉尔基发电厂电缆沟内发生了火灾；浑江发电厂二号循环水控制电缆中间头过热，烧毁了沟内的所有电缆沟造成被迫停机事故，上海供电局因电缆中间头过热引起电缆隧道火灾，大面积电缆被烧损，导致市区局部停电事故等等。

通过对历史上多次事故分析发现，外力损伤及运行环境不良引起的电缆事故占总事故的82%，电缆本身引起的火灾所占比例较小，引起电缆火灾发生的主要原因有如下情况：

（1）动力电缆中间接头制作质量不良、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。据测，仅0.5A的电流的电弧温度可达2000℃以上，足以引燃所有可燃物。

（3）长期超负荷运行、受潮和受热等，绝缘层会被损坏，发生短路等引起电缆火灾。除了因用电设备短路且保护拒动引起的电缆火灾外，电缆由于上述原因产生火灾的发展速度比较缓慢、时间较长，完全可以通过线性缆式感温探测器及时发现事故隐患，防止并杜绝火灾事故的发生。

2 电缆隧道内火灾的特点

电力隧道适用于大容量电缆的长距离传输。一旦发生火灾，火势会沿着电缆燃烧，燃烧较慢、出烟浓；如果电缆分层或交叉铺设，火势将会发展为立体燃烧。根据其燃烧形态，火灾主要有以下特点：

（1）空间封闭，热量不易散去，一旦发生火灾，发展迅猛。

（2）空间狭长，人员疏散困难。

（3）纵坡大，容易形成烟囱效益，烟火传播迅速。

（4）由于空间和环境限制，灭火和扑救困难。

3 电缆消防设计的主要原则

根据以上分析，针对电缆隧道位于地下，一旦发生火灾，城市消防较难到达，故电缆隧道的消防应立足于自救。根据国家基本建设的有关政策和“预防为主，防消结合”的方针，在做好预防工作的同时，再配备必要的消防措施。

“预防为主”主要指的是被动防火措施，主要包括以下方面：

（1)电缆设计自身的防火措施。

（2)被动的防火措施，如防火分区、现场监控等。

主动的消防措施：

（1）配置灭火器。

（2）设置自动灭火系统。

以下结合厦门电力进岛第四电缆隧道工程（海底部分）所采取的被动、主动灭火措施，对电缆隧道可采取的灭火方式进行探讨。

厦门电力进岛第四电缆隧道（海底部分）布置于翔安海底交通隧道的服务隧道下方，其消防的重要性就显得尤为重要，具体布置位置详见图1。

图1

4 被动防火措施

4.1 电缆自身的防火措施

4.1.1 选择高可靠性的电缆及其附件

绝缘材料：常用的220kV电压等级电缆的绝缘材料有油浸纸绝缘和交联聚乙烯绝缘。油浸纸绝缘电缆已有几十年的运行经验，制造技术成熟可靠，性能稳定。与充油电缆相比，交联聚乙烯绝缘电缆具有较高的允许工作温度，较小的弯曲半径，重量轻，附件少等优点，经济效益明显。但从安全性和环境保护来看，交联聚乙烯绝缘电缆没有发生油料渗漏的隐忧，防火、防爆性能好，在电力系统工程中运行良好。

金属护套：目前，电缆金属护套有：铅合金护套、皱纹铝护套。从金属护套的短路容量方面考虑，铝较铅的导电性能好，能耐受较大的短路电流。从消防的角度分析，采用皱纹铝护套比铅合金护套有利。

电缆附件：电缆线路的主要附件为电缆中间接头。20世纪80年代前，挤塑绝缘电缆的附件型式众多，在西方国家多以绕包、模塑为主流，同时发展热缩、冷缩附件，故障类型繁杂。近十几年来，成功地开发了组合预制式、整体预制式等工厂预制型电缆附件，投入电网运行，取得了良好的效果，我国近10年来新建的电缆线路也多采用预制式电缆附件，至今运行良好。

4.1.2 电缆过电压保护

电缆线路采用氧化锌避雷器防止雷电波入侵，同时电缆金属护套不直接接地端装设外护层绝缘保护器，当金属护层上的感应电压接近电缆外护层的绝缘水平时，保护器动作，保证电缆外护层不因过电压而击穿造成事故。

4.2 监控系统

4.2.1 设置电缆监控系统

设置温控系统：沿电缆隧道全线布置温度监控系统，监视通道气温及电缆的实时运行温度，温控系统与通道通风、消防、报警系统联动，确保电缆线路的安全运行。

火灾自动报警系统：设置智能火灾自动报警系统及光纤测温系统。保证火情能早期发现，并通报，及时通知人员进行疏散和采取相应措施，预防和减少人员伤亡、控制火灾损失。

火灾自动报警系统由手动报警装置、声光报警器、电话插孔、报警控制盘组成。

在火灾自动报警主控制盘内建立一套专用的火灾对讲电话系统。利用手提电话机插入手动报警装置旁的对讲电话插孔，接入火灾对讲电话系统。

在各防火分区内按规定距离设置声光报警器。

4.2.2 加强电缆的预防性试验及监视

一般来说，电缆头是电缆绝缘的薄弱环节，所以加强对电缆头的监视和管理是电缆防火的重要环节。如发现电缆头有不正常温升或有气味、烟雾时，应及早退出运行，避免电缆头在运行中着火。另外，电缆隧道要有完善的防鼠、蛇窜入的设施，防止小动物破坏电缆绝缘引发事故。

发生火灾时，电缆隧道的气温可能上升，此时应关闭电缆隧道的通风换气系统，使电缆隧道处于独立运行状态，同时减少电缆线路负荷，密切监视电缆隧道及电缆外皮的温度，使电缆处于安全运行模式。

4.2.3 消防联动控制

采用联动控制装置含于报警盘内，当光纤测温系统探测到火灾发生或手动报警时，可对区域内各相关消防设备进行自动启动或经人工确认后远传启动。内容包括：

自动切断火灾发生区域的照明电源；

自动切断火灾发生区域的检修电源；

自动启动火灾发生区域的声光报警器。

自动启停各分区的轴流风机并监视轴流风机的状态；

在终端变电站控制室内设置紧急停止电缆隧道轴流风机的硬接线按钮。

4.3 电缆隧道结构防火措施

电缆隧道采用钢筋混凝土结构，其结构设计要求耐火等级要求。

根据《城市电力电缆线路设计技术规定》（DL/T5221-2005）第13.3.1条规定，电缆隧道每隔200m设一防火分区，用阻火墙分隔，阻火墙采用阻火包垒成，厚度300mm，阻火墙上设甲级防火门，防火门平时处于常闭状态，可手动双向开启。

电缆隧道沿纵向每隔75m设安全孔，供巡检修人员出入，同时当电缆线路故障时，可让人员就近迅速逃离通道。

4.4 消防照明

每个防火分区内每隔约10m在电缆隧道顶部设一盏疏散照明指示灯，用于发生火灾或其他原因引起断电时的人员疏散指示。为防止火灾时疏散指示标志被毁坏，影响安全疏散，采用耐火耐高温性能的疏散照明指示灯。

5 主动灭火措施

主动灭火措施即指一旦发生火情采取的措施，有移动式灭火器或配置自动灭火系统。现在目前国内电缆隧道均配有移动式灭火器，但极少布置自动灭火系统。

厦门电力进岛第四电缆隧道与交通隧道结合的设计方式，不仅是电缆隧道的安全问题，其与交通隧道的关系，电缆隧道的消防安全显得更为重要。此工程经国内消防、电缆业内的专家论证，采取将电缆置于无机不燃阻火槽盒中，并在阻火槽盒中电缆以外的空隙填充阻火包，并在电缆接头处设置自动灭火系统。

5.1 移动式灭火器配置

电缆隧道内除了经过培训的工作人员进入外，无外人可以进入，其环境相对单纯，不存在有可燃介质，故电缆隧道内采用灭火器作为消防设施是非常经济、实用的，其处理临时突发状况也是最为及时、有效的。

根据工程实践情况，在电力隧道每一应急出口附近设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器；同时在每一防火分区内每隔25～30m设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器。

5.2 自动灭火系统

在做好电缆本身的防火防爆措施的前提下，电力部行业标准《城市电力电缆线路设计技术规定》（DL/T5221-2005）第13.3.3“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”的规定，确定了设置自动灭火装置的原则。其可采用的自动灭火措施有：水喷雾或者气体灭火措施。

厦门电力进岛第四电缆隧道工程为特长型的海底电缆隧道（约5.95km），由于电缆隧道太长，受空间及场地的限制，全程使用湿式自动喷水和水喷雾灭火系统均不适合；现有国内适用于电气火灾的气体灭火系统消防方式有七氟丙烷自动灭火系统、CO2气体灭火系统、1301灭火系统、超细干粉灭火系统、SDE气体灭火系统等，考虑到场地与空间高度的限制及环保的要求，在经济、可靠前提下的，较为适合工程的灭火方案有两个：方案一：超细干粉灭火系统；方案二：SDE气体灭火系统。

以上两方案具备各自特点，超细干粉灭火系统具有安装简便，运行维护方便，一次一处火情的损失小，遇火能自发启动，不需要火灾探测报警系统提供电信号，控制系统简单，避免了误报误喷，可靠性高；而无管网SDE气体灭火系统一次火情的损失较大，且控制报警系统复杂，与方案一相比需要另增加一套感烟探测及相关报警系统，同时火情后气体的排放增加服务通道的通风压力，若满足规范要求迅速排放气体，这就意味着通道的通风排烟系统投资将大幅增加。综合以上因素并结合工程的特点，厦门电力进岛第四电缆隧道采用超细干粉灭火系统。