路洪岐 邓俊 田亮 秦志勇 李勤峰

摘 要：电力竖井的火灾危害性比较明显且难以防控。本文首先分析了电力竖井火灾的危害性，然后分析了现行标准对电力竖井防火的基本要求，随后介绍了目前常用的防火技术，最后提出了几项新型电力竖井防火技术。

关键词：电力竖井;防火;新技术

中图分类号：TU545 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）22-0167-03

1 电力竖井火灾的危害性及防火的重要性

1.1 电力竖井火灾的主要危害

1.1.1 传播烟火

我们都知道，当一个建筑物内部发生火灾时。则其内部产生的火势与烟气在垂直方向的蔓延速度远远大于水平方向的速度，这也是为什么火灾发生后在短短的数十秒内就可能会蔓延十几层楼的原因，当电力竖井发生火灾时，尤其井内的楼板开口以及井道都是竖向形式的，因此，电力竖井发生发灾后蔓延趋势极快。此外，由于电缆井本身是一条垂直的开道，其内方知有大量的电线、电缆以及强弱电设备，可以说电缆井对于建筑物内设备的运行具有重要意义。在实践中，为了确保党电力竖井发生火灾后，可以再最短的时间内进行灭火，通常在电缆竖井内设有一检查门，方便在火灾发生后进行灭火。

1.1.2 引发火灾

电缆井中的大多数电线，电缆以及强弱电设备均属于易燃品，在实际应用中，一旦出现某个设备意外起火，则各设备在通电情况下，极易造成大规模的设备燃烧，进而引发较大火灾。由于电线电缆和用电设备的重要组成部分均为化学产品，雖然，就现今而言，越来越多的矿物质绝缘电缆被使用，但由于造价成本过高以及推广程度不足使得绝缘电缆的使用范围仍然未区域规模化，现今所使用的电缆在燃烧的过程中会产生大量的有毒烟气，而烟气在火灾中对人的生命安全有致命影响，因此，在日常的管理工作中，需要相关的维护人员在对电缆井内设备进行维修检查时，及时清理内部存在的易燃碎屑等易燃物品。

1.2 电力竖井防火的重要性

进入21世纪以来，我国城镇化建设程度的加快，使得城市内高层建筑物呈基数倍增加，而由于高层建筑自身的特点使得火灾事故对于高层建筑的威胁是巨大的，因此，人们原来越重视对于高层建筑物的消防安全问题，而防火能力也成为了衡量一个高层建筑面对火灾时的抗风险能力高低。同时，在高层建筑物中，大量电梯、楼梯、管道的存在会在高层建筑物发生火灾时产生“烟囱效应”，即“烟囱”的数量越多则建筑物在发生火灾后，火势蔓延的速度越快，越难以开展救援工作。资料显示，高层建筑物发生的火灾中，35%的火灾是由于高层建筑电力竖井中的密闭性能以及所使用的堵料不合格而造成的，当所使用的堵料不合格，则在电力竖井发生火灾后，无法阻止火势的蔓延。例如，2007年5月4日，某处高达22m的高层建筑物内的三层电缆井出现火灾，虽然被设备维护人员及时发现，但火灾被发现了时已经蔓延了50多层，火灾中产生的大量烟气严重影响了救援工作的开展。因此，对于高层建筑屋内的电力竖井而言，确保其密闭性的良好以及使用合格的堵料成为有效防止电力竖井火灾满意的重要手段。

2 相关标准分析

在当前的《建筑规范》、《高层民用建筑设计防火规范》中，对于电缆井的有关规定主要有：要求光缆轴独立设置、井壁为不燃体且耐火度不少于1.00h，检查门采用C级防火门。同时还规定，当建筑物高度超过100m的多层建筑物每2-3层楼高在楼层与其他部分连通的孔洞应该采取防火措施。此外，对于密封也有一些标准要求，这在很大程度上可以有效地防止烟火蔓延，但由于进出过道，以及房间内大量电线和电缆穿孔的存在，使得建筑物防火密闭性存在不足，而检查人员也容易忽略一些小孔。例如，青岛“4.22”火灾案现场就出现了浓烟滚滚的现象，严重影响了火灾救援工作的开展。

在火灾报警方面，《建筑规范》和《高层民用建筑设计防火规范》中仅规定了一些特殊建筑类型及其主要部分应遵循的原则，例如建规对建筑物的技术夹层、屋顶和天花板进行了规定，而高规则仅仅规定了技术夹层，但未对电缆竖井火灾探测器做出具体规定，不满足实际应用需求。

《自动火灾报警系统设计规范》中对于电力竖井的防火要求有一些规定。比如，拟议附录中列出了火灾探测器的具体位置，要求它铺设有阻燃绝缘层和外部保护层;在检测区域的划分中，需要对管道井分别进行划分，在选择检测器时，建议为电缆轴选择电缆型线性温度检测器。这些建议在一定程度上为设计提供了依据，但是，其执行力显然不如规范性规定，不能与强制性规定相提并论，因此有可能在预警中作用得不到充分发挥。

电缆井中的火灾类型主要为E类型火灾。同时，它兼具A级和B级固体火灾的特点。通常情况下不适合用水进行扑灭，《高层民用建筑设计防火规范》中规定不适宜使用自动喷水灭火系统，而其他规范中并未明确对电缆轴的位置以及灭火措施进行规定，正如通常的想法一样，可以不在已经设置灭火器、水灭火系统、气体灭火系统、干粉灭火系统等的保护下单独设置电缆竖井的灭火设施，由于电缆井筒的特殊性，它基本上处于关闭和半关闭状态，从实际情况来看，一旦出现电缆井起火事故，则即使布设了相关设施，这些灭火设备依然难以发挥应用的作用。

3 电力竖井目前常用防火技术

目前，为了防止电力竖井起火，主要采用的策略有防止起火、防止蔓延、灭火三种常用技术，下面分别进行介绍。

3.1 防止起火

电力竖井的主要起火原因是电缆由于短路、电流过大等原因过热发生火灾，所以防火起火的主要措施时采用从材料着手，采用防火电缆来防止起火或者自行熄灭。目前采用的防火电缆通常分为阻燃电线电缆和耐火电线电缆两种：

（1）阻燃电线电缆是指延缓和延迟火焰沿着电线电缆的扩散，防止火势出现蔓延。这类电缆在着火后具有自熄能力。GB12666-99中对于阻燃电缆的划分一般为三个等级，即ZRA，ZRB，ZRC，在一般的产品命名中，ZRA通常用GZR表示，称为高阻燃电缆或氧气阻隔电缆，ZRC在一般的阻燃产品中代表ZR。

（2）耐火电线电缆的耐火性能是指在燃烧条件下可以维持一段运行时间，即保持电路的完整性，这种形式的电缆在火灾中仍然能够在一定时间内保持一定的供电能力。根据GB12666-99中的规定，耐火电缆可分为两个等级：NHA，NHB。一般的产品命名中，NHA通常用GNH表示，这被称为高电阻电缆，NHB在一般耐火产品中表示为NH。

3.2 防止蔓延

3.2.1 防火封堵

在高层建筑电力竖井施工前，应结合建筑物特点进行科学的设计，并选取合适的材料，并在施工现场进行适当的放置。根据一定的合理比例制作并安装桥架安装和电轴防火密封的物理模型。根据图纸安装后，还应组织施工并确保施工质量的优良，对于项目监督人员而言，应及时进行建设项目的验收和评估，并根据施工条件优化相关人员的施工技术。

一些发达国家的消防管理部门和防火材料专家在电缆密封法规和堵漏方案上做出了巨大的努力，并开发了一系列堵漏材料，以有效地解决电缆的“竖井”和“水平井”。的阻火问题。例如，在1980年，澳大利亚以金刚砂制造的耐火枕就是一个例子，近年来，在前人研究的基础上，我国也开发了一系列堵漏材料。如无机阻隔材料，耐火枕、有机阻隔材料、防火胶带等。北京蓝剑消防新技术开发有限公司开发的LX耐火枕和L16有机阻隔材料同样具有较强的防火性能。

3.2.2 防火分隔

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）第5.3.3条规定：建筑高度不超过100米的高层建筑，其电缆井、管道井应每隔2～3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔;建筑高度超过100米的高层建筑，应每层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔.防火隔板采用EFA型的防火材料其厚度为50mm下料尺寸，与电缆竖井的断面尺寸相同隔板的四边要求齐整与竖井四壁接触紧密不留间隙，每层隔板下以30mm*30mm镀锌角钢做支撑，角钢支撑以膨胀螺栓固定在电缆竖井，用防火隔板分层封闭后再在隔板上用50mm厚的有机耐火泥密封以隔绝空气流。

3.2.3 防止窜燃

为了进一步有效地防止带有易燃绝缘层和外保护层的电线电缆在燃烧过程中穿过防火隔墙，引起上，下层着火，可将耐火胶带缠绕在电缆上。隔板的两面，或涂层。刷涂防火涂料。

3.3 灭火技术

3.3.1 超细干粉自动灭火装置

鉴于电缆竖井和建筑物的其他使用空間的相对独立特点，在发生火灾时使用人工灭火扑救较为困难，因此，应结合实际，根据需要适当考虑自动灭火方法。其中，独立于单位的预制自动灭火装置，建筑物中的自动灭火系统包括自动喷水灭火系统、气体灭火系统、干粉灭火系统、泡沫灭火系统等，这些管网系统显然不太可能扩展到消防系统中。随着消防技术和产品的发展，它成为壁挂式超细干粉灭火装置的理想选择，该设备简单易用，在这方面，各地已引入地方标准。山东省也有类似的设备设计，施工和验收规范。可以满足实际的消防安全需要。可以根据独立电缆井的数量逐层或按孔进行配置，如有必要，也可以与警报连接，这有助于提升灭火的效率。因此，高层建筑物以及超高层建筑均应设置自动消防设施。

3.3.2 其他气体灭火装置

当然，一些类似的装置，例如热气溶胶预制灭火装置和悬浮的七氟丙烷装置也可以用于电缆竖井的灭火，但是由于其在现今的发展中，高效率和环保性的的灭火设施被推广，当总体而言，干粉系统的优势是无法比拟的，当然，随着技术的进步，可能会有更合适的产品应用。

4 电力竖井防火新思路

为了进一步完善电力竖井防火体系，在现有防火技术的基础上，本单位积极开展创新，在省电力公司科技项目的支持下，提出了加强电力竖井密封性检测、电力竖井运行状态实时监测和智能灭火新技术等改进措施，以期进一步提升电力竖井防火水平。

4.1 电力竖井密封性检测

前面提到防火封堵技术是防止电缆井的核心，封堵效果的好坏直接影响到电缆竖井的防火性能，因此对防火封堵的材料、施工等都提出了较高的要求，然而目前并没有制定标准对防火封堵施工完成后的封堵效果进行检测，也没有相关的仪器设备。本节将阐述本团队在这方面的探索。

4.1.1 密封性检测原理与模型设计

为了实现对施工完成后的电缆竖井的密封性进行检测，团队制作了1：1的电缆竖井模型，并通过模拟烟雾来测试电缆竖井的防火封堵效果。通过检测上下层的空气中的烟雾浓度变化程度就可以标定封堵效果，由于目前还没有具体标准，通过模型试验结合流体力学仿真试验可对电缆竖井的防火密闭性能进行量化标定。

4.1.2 密封性检测装置

通过仿真模型及电脑模拟的对比标定，可以提出一种电缆竖井的防火封堵效果的量化标准。为了测试实际电缆竖井的防火封堵效果，现场释放烟雾的方法是不太合适的，但可以用释放对人体无害的气体的方式来替代，通常可用氮气或二氧化碳气体。密封性检测装置分为测试气体发生装置和气体浓度检测装置构成，使用方法是通过在待测试层用气体发生装备释放出特种气体至标准浓度，然后用检测装置在其上下层来策略特种气体的浓度变化，从而定量标定电缆竖井的防火封堵的密闭性。

4.2 电力竖井运行状态实时监测

目前尚未见到对电缆竖井的实时运行状态监控的系统，随着智慧消防工程的推进，完全可以将电缆竖井的防火纳入其中。本团队对电缆竖井的实时运行状态监控进行了探索，提出了电缆竖井防火检测设备的设计及监测平台的设计思路。

4.2.1 实时监测设备

电缆竖井的实时运行状态监控设备主要由以下几个部分组成：温度传感器、烟雾传感器、电流传感器和通讯模块构成。设备自动采集电缆竖井温度、烟雾浓度和电缆电流参数并通过通讯模块发送到服务器平台，实现对电缆竖井运行状态的实时监控。

4.2.2 实时监测平台

电缆竖井的运行状态监控平台负责管理监测服务器信息，并不断接受前端监测设备发回的数据进行存储和分析，发现异常时自动报警，提醒相关人员及时正确处置，为保证系统的稳定性，一般监测平台都部署在云平台上。

4.3 智能灭火新技术

4.3.1 规则自动智能灭火

目前电缆竖井防火适合采用壁装超细干粉灭火装置，但装置的开启需要具备一定的智能性，本团队提出了智能灭火器的设计思路，即常规超细干粉灭火装置的基础上加上智能控制装置，使用结合温度异常和烟感持续时长超阈值的智能控制策略，在达到设定条件时自动打开灭火装置灭火。

4.3.2 大数据分析预警及联动报警灭火

通过对服务器采集的大量日常运行数据进行大数据关联分析，即可在早期发现异常状态并加以关注，并安排人员实地查看查找原因，将火灾隐患消灭在萌芽状态;此外，如果传感器传回报警数据，系统会第一时间通知相关人员及应急队伍前往处置，确保第一时间灭火。

5 结语

本文从电力竖井火灾的危害性及防火的重要性谈起，介绍了相关标准对电缆竖井的建设要求，然后基于防止起火、防止蔓延和滅火的常见防火技术的阐述，提出了电力竖井密封性检测和运行状态实时监控及智能灭火的新思路，将有利于进一步推动电力竖井防火技术的提升。

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