談工廠配電線路的防火設(shè)計

王 猛

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

0 引言

近幾十年來，配電系統(tǒng)得到了不斷的發(fā)展，從配電系統(tǒng)的設(shè)計到各類型的電氣產(chǎn)品，均有了較大進(jìn)步，在防火災(zāi)方面也有了很大的提高。但在實(shí)際生活、生產(chǎn)過程中，由配電線路引發(fā)的火災(zāi)事故在國內(nèi)外仍不斷發(fā)生。在工業(yè)方面，隨著現(xiàn)代工廠自動化程度越來越高，用電量也越來越大，然而，供電密度的增大也使配電線路引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險增大，一旦引發(fā)火災(zāi)，不僅會威脅到人的生命財產(chǎn)的安全，也給企事業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，要做到未雨綢繆，設(shè)計工廠配電線路時必須注意電氣的防火設(shè)計，盡量減少配電線路引發(fā)火災(zāi)的可能性。

1 火災(zāi)原因分析

電纜或電纜橋架的火災(zāi)是引起工廠的電氣火災(zāi)的主要原因，其本質(zhì)上是因?yàn)殡娎|的絕緣層或者屏蔽層起燃而引發(fā)火災(zāi)。電纜引發(fā)火災(zāi)的主要原因如下:1)多數(shù)電纜外層的絕緣材料是可燃的。2)電纜的絕緣有薄弱環(huán)節(jié)或者發(fā)生損壞，電纜相間擊穿產(chǎn)生電弧，引燃絕緣層。3)電纜長期運(yùn)行的溫度較高，在發(fā)生短路故障的情況下可達(dá)到200℃以上，而這時電纜接頭的溫度更高，不但會破壞電纜的絕緣層，而且易引發(fā)電氣火災(zāi)。4)電纜受機(jī)械外力損壞，如安裝、檢修、挖掘等操作不合規(guī)范，使電纜在外力下受到破壞，造成金屬芯層的裸露，引起短路起火。5)一些自然災(zāi)害也易引起電纜的火災(zāi)，如雷擊、靜電等。6)日常運(yùn)行維護(hù)欠缺，如電纜長時間缺少檢查、維護(hù)和管理，電纜的敷設(shè)場所的防漏、防火、防潮措施不完善，缺少主動保護(hù)裝置等。7)設(shè)計失誤也會引發(fā)電氣火災(zāi)，如設(shè)計時電流計算失誤，選擇的電纜載流量不夠，使電纜長期過載運(yùn)行，積聚熱量而引發(fā)火災(zāi)。

2 配電線路的防火設(shè)計

現(xiàn)代工廠的結(jié)構(gòu)和功能越來越復(fù)雜，配電設(shè)計需要考慮的方面也越來越多，下面對電氣防火設(shè)計中需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行探討。

2.1 正確選擇電纜和橋架

電纜和橋架的形式很多，在進(jìn)行選用時，不僅要考慮用途、經(jīng)濟(jì)性等因素，還應(yīng)根據(jù)工廠各個區(qū)域的特點(diǎn)考慮到敷設(shè)條件及安全性等方面。比如，普通的區(qū)域可選用一般的YJV或者VV電纜，而對防火有特殊要求的區(qū)域需要選擇防火電纜(氧指數(shù)30以上)，以達(dá)到防火的要求，如廠區(qū)變電站進(jìn)出端、電纜隧道、配電室等重要的電纜回路。防火電纜主要分為阻燃型和耐火型電纜，阻燃型電纜可以阻滯火災(zāi)沿電纜蔓延，耐火型電纜則在火焰的燃燒下仍能持續(xù)運(yùn)行一段時間，可根據(jù)廠區(qū)不同的防火需要進(jìn)行選擇。同時，這類區(qū)域可選用防火阻燃橋架，這種橋架本身不可燃燒，并且發(fā)生火災(zāi)時可以有效地限制或阻斷火勢的電纜延燃。防火阻燃橋架根據(jù)功能主要分為內(nèi)阻燃型、外阻燃型和全阻燃型，可根據(jù)需要選擇。正確的選用防火電纜和橋架，在經(jīng)濟(jì)性和安全性之間找到平衡點(diǎn)，既能控制電氣投入，又利于工廠的長期安全運(yùn)行。

2.2 電纜敷設(shè)符合規(guī)范

2.2.1 電纜在橋架內(nèi)的密度

JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范規(guī)定:電纜總截面積與托盤內(nèi)橫斷面積的比值，電力電纜不應(yīng)大于40%;控制電纜不應(yīng)大于50%。橋架內(nèi)電纜數(shù)量過多，長時間的運(yùn)行容易在橋架內(nèi)積蓄熱量，難以散發(fā)出去，使溫度升高，破壞電纜絕緣或者引起火災(zāi)。

2.2.2 橋架敷設(shè)的間距

工廠廠房大多都有氣體或液體管道，管道在正常運(yùn)行或者發(fā)生意外破損時，往往會損壞周圍的電纜或者電纜橋架。如正常運(yùn)行的熱力管道會加速距離它過近的電纜絕緣的老化，腐蝕性氣體或液體管道的泄漏會直接損壞附近電纜的絕緣，絕緣的破壞會使電纜之間發(fā)生短路或者產(chǎn)生電弧，造成火災(zāi)。因此電纜橋架應(yīng)敷設(shè)在熱力管道和腐蝕性氣體管道的下方，腐蝕性液體管道上方，可避免造成間接損害。電纜橋架和管道之間的最小間距應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定，如表1所示。

表1 電纜橋架與管道的間距 m

2.2.3 配電設(shè)計細(xì)節(jié)

配電線路設(shè)計有些細(xì)節(jié)不易引起設(shè)計人員的注意，如JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范對電氣照明系統(tǒng)任一分支回路電流和燈具敷設(shè)數(shù)量的上限都有明確的規(guī)定，設(shè)計人員在做設(shè)計時很容易疏忽。這些規(guī)定看似與電氣防火無關(guān)緊要，其實(shí)都是為避免電氣線路過負(fù)荷而設(shè)定的條件，嚴(yán)格遵守可防止線路火災(zāi)的發(fā)生。這就需要電氣設(shè)計人員仔細(xì)閱讀理解規(guī)范，對規(guī)范中的細(xì)節(jié)有合適的把握。

2.3 電氣設(shè)計符合要求

工廠配電線路的設(shè)計應(yīng)該遵循各種規(guī)范的規(guī)定，如線路保護(hù)的配置按照規(guī)范和工程的實(shí)際要求裝設(shè)，可防止因各類型的短路事故引發(fā)的電氣火災(zāi);對廠房內(nèi)電纜或電纜橋架穿越墻體、樓板和防火分區(qū)的電氣孔洞進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的防火封堵，發(fā)生電氣火災(zāi)時可以有效地控制或阻斷火勢的電纜蔓延;配電系統(tǒng)的防雷接地設(shè)計完善，可在一定程度上防止雷擊或靜電引起電氣火災(zāi)。

2.4 遠(yuǎn)離點(diǎn)火源或易燃物

很多工廠充斥著大量的點(diǎn)火源以及易燃物，這些都是引發(fā)電氣火災(zāi)的隱患，做設(shè)計時應(yīng)充分了解工廠的布局和功能，電纜敷設(shè)時盡量避開點(diǎn)火源或者易燃物。點(diǎn)火源主要是些易產(chǎn)生高溫、輻射、輻照的設(shè)施設(shè)備以及檢修時的電焊熔渣等，易燃物主要包括燃點(diǎn)較低的油、氣以及其他固體易燃物等。電纜故障引起的電火花很容易點(diǎn)燃橋架附近的易燃物，或者點(diǎn)火源也可以引燃附近的電纜和易燃物，使電纜著火和交叉燃燒，造成電氣火災(zāi)。

2.5 部分區(qū)域采用密集型母線槽

工廠中有很多配電密度大的區(qū)域，如配電室的低壓配電干線等，如果采用電纜方式則需要大量的電纜，敷設(shè)路徑不易設(shè)計，由于電纜密集程度高，在一定程度上也存在火災(zāi)隱患。密集型母線槽已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)和民用中，相比電纜具有很多優(yōu)勢，如它的阻抗小，載流量大，同時體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，能省去很多安裝空間。密集型母線槽多為插接式，可設(shè)置插口，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況靈活布線，并能通過插接箱或者始端箱方便地引出分支線母線或者電纜。它的應(yīng)用不僅方便了配電線路的設(shè)計和安裝，更重要的是在電氣上安全可靠，不易引發(fā)電氣火災(zāi)。密集型母線槽的安裝需要廠家人員進(jìn)行實(shí)地測量，制定安裝方案，設(shè)計人員則需確定密集母線槽的路徑和高度。圖1為密集母線槽在工廠配電室中連接變壓器和配電柜的實(shí)例。

圖1 密集型母線槽在工廠配電室中的應(yīng)用

2.6 設(shè)置主動保護(hù)措施

根據(jù)設(shè)計的工廠的特點(diǎn)，在橋架敷設(shè)集中的區(qū)域可設(shè)置主動保護(hù)措施。主動防護(hù)措施主要有三種:

1)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)?；馂?zāi)的發(fā)生伴隨著溫度和煙氣濃度的變化，因此火災(zāi)自動報警系統(tǒng)分為感溫型或感煙型，均可用于電纜敷設(shè)密度高的工廠區(qū)域。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，不僅能迅速地判斷火災(zāi)地點(diǎn)并發(fā)出火災(zāi)信號提醒值班人員，還可以聯(lián)動控制滅火系統(tǒng)，及時處置火災(zāi)。

2)水噴霧滅火系統(tǒng)。水噴霧滅火系統(tǒng)是目前撲滅電氣火災(zāi)較為常用的滅火裝置，除滅火用外，還可作為冷卻裝置用。經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)表明，它的早期啟動可及時有效撲滅電纜火災(zāi)。

3)采用鹵代烷、二氧化碳以及新型氣體的氣體滅火系統(tǒng)。由于氣體滅火系統(tǒng)的滅火材料具有不導(dǎo)電的特性，可有效地防止電纜火災(zāi)事故的擴(kuò)大。在工廠控制火災(zāi)方面，這三種主動保護(hù)措施都有廣泛的應(yīng)用，但應(yīng)注意的是采用何種原理的主動保護(hù)措施不應(yīng)盲目選擇，應(yīng)該清楚了解各種保護(hù)措施和應(yīng)用區(qū)域的特點(diǎn)，有針對性的選擇，例如二氧化碳的氣體滅火系統(tǒng)由于其氣體需要低溫儲存，并不適合于電纜隧道及夾層中用。

3 結(jié)語

工廠的配電系統(tǒng)的設(shè)計是工廠設(shè)計的重要組成部分，而正確、合理的采用電氣防火設(shè)計可有效的減少或控制因配電線路引起的火災(zāi)，對工廠的安全運(yùn)行有著重要的意義。本文在分析了配電線路引發(fā)火災(zāi)原因的基礎(chǔ)上，總結(jié)提出了設(shè)計工廠配電系統(tǒng)時應(yīng)注意的防火設(shè)計方法，以減少工廠火災(zāi)事故的發(fā)生，保障人的生命財產(chǎn)安全和減少經(jīng)濟(jì)損失。

［1］徐曉楠，李洪剛.電線電纜火災(zāi)及阻燃處理［J］.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2001(9):17-18.

［2］CECS 31∶91，鋼制電纜橋架工程設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］GB 50217-2007，電力工程電纜設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］JGJ 16-2008，民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范［S］.