關(guān)于鋼廠供配電電纜隧道水消防設(shè)計的幾點思考

李 暉

（中冶賽迪電氣技術(shù)有限公司上海分公司，上海 201900）

引言

因A 鋼廠全廠供配電電纜隧道內(nèi)無水消防設(shè)施，擔(dān)心存在安全隱患，委托設(shè)計院進行可研評估。A 鋼廠為投產(chǎn)三十多年的老廠，B 鋼廠為新建成鋼廠，兩鋼廠規(guī)模相近，且兩個鋼廠屬同一公司，管理與運維都一致。從兩個鋼廠的全廠供配電電纜隧道各方面進行對比分析。

1 A鋼、B鋼廠供配電電纜隧道現(xiàn)狀

1.1 A 鋼一、二期和三期工程全廠供配電電纜隧道現(xiàn)狀

（1）A 鋼一、二期全廠供配電工程電纜隧道長度約9 km，電纜隧道內(nèi)敷設(shè)的電纜主要是A 鋼一、二期各生產(chǎn)單元原料廠、燒結(jié)廠、焦化廠、高爐、煉鋼廠、熱軋廠、冷軋廠的高壓電纜3～110 kV，關(guān)系到A鋼全廠安全生產(chǎn)。原設(shè)計是火災(zāi)報警系統(tǒng)和隧道通風(fēng)及其聯(lián)鎖，未設(shè)置滅火水系統(tǒng)設(shè)施。見圖1。

圖1 A鋼一、二期全廠供配電電纜隧道示意圖

（2）A 鋼一期工程全廠供配電設(shè)施（區(qū)域變電所）的消防報警是按照當(dāng)時消防規(guī)程、規(guī)范設(shè)置，并由外方設(shè)計和成套供貨。未設(shè)置滅火水系統(tǒng)設(shè)施。A鋼一期工程于1985年投產(chǎn)。

（3）A 鋼二期工程所建的供配電設(shè)施（區(qū)域變電所）的消防報警是利用原有設(shè)施或新增同類消防設(shè)施，滿足消防規(guī)程、規(guī)范。未設(shè)置滅火水系統(tǒng)設(shè)施。A鋼二期工程于1992年投產(chǎn)。

（4）A 鋼三期工程所建的供配電設(shè)施（區(qū)域變電所）的消防報警和滅火水系統(tǒng)設(shè)施，是根據(jù)當(dāng)時A鋼工廠設(shè)計統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定設(shè)計的。滅火水系統(tǒng)是水噴淋和干管系統(tǒng)。A鋼三期工程于2000年投產(chǎn)。

A鋼全廠供配電電纜隧道中，緯三路隧道、緯四路隧道、緯一路隧道和軋鋼變區(qū)域東西向電纜隧道高均是凈空2 000 mm，這些電纜隧道總長約6 km，約占一、二期全廠供配電電纜隧道全長的66.7%。

1.2 B鋼全廠供配電電纜隧道現(xiàn)狀

B 鋼全廠供配電電纜隧道水消防為半固定水噴霧滅火系統(tǒng)。電纜隧道由防火門進行防火分區(qū)，每個防火門處設(shè)通風(fēng)井，消防主管道全程沿電纜隧道并在隧道外敷設(shè)，消防分支管道從通風(fēng)井進入，下到隧道內(nèi)分左右流至防火分區(qū)中間部位。消防水管閥門設(shè)在通風(fēng)井外。正常時，僅消防主管內(nèi)有水，分支管道內(nèi)沒有水。當(dāng)火災(zāi)報警時，由值班人員到現(xiàn)場確認(rèn)火災(zāi)后，手動打開閥門，分支管道才有水進行滅火。一個防火分區(qū)需開兩處閥門進行水噴霧滅火。

2 A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道的重要性

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道從東向西，貫穿A鋼整個廠區(qū)上半?yún)^(qū)域，連接了原料燒結(jié)變電所、焦化變電所、中央變電所、受電變電所、軋鋼變電所共5 個區(qū)域變電所。A 鋼全廠區(qū)域變電所目前共有7 個，上述已占據(jù)5 個，所以說該段電纜隧道是A 鋼的生命大動脈，一旦出問題將牽涉高爐和其它各生產(chǎn)單元的正常運行，重要程度不言而喻。

3 A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道增設(shè)水消防問題討論

3.1 有關(guān)規(guī)范

《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱《冶規(guī)》）［1］（GB50414-2007）表8.3.1，電纜隧道應(yīng)設(shè)細(xì)水霧、水噴霧等。

《冶規(guī)》第10.3.4，電纜隧道每隔70～100 m 應(yīng)設(shè)防火墻和防火門進行防火分隔。當(dāng)電纜隧道內(nèi)設(shè)置自動滅火設(shè)施時，防火分隔的間隔長度可為150 m。

上述條文有矛盾之處，根據(jù)表8.3.1，任何情況下電纜隧道都需設(shè)滅火設(shè)施；根據(jù)第10.3.4條，電纜隧道防火分隔小于100 m，可不設(shè)滅火設(shè)施。A鋼于2009 年與規(guī)范編制單位發(fā)函進行確認(rèn)，以10.3.4 的描述為準(zhǔn)。

《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》［2］（GB50414-2018），矛盾繼續(xù)存在，按照A鋼回復(fù)函來執(zhí)行。

《A 鋼鐵股份有限公司工程設(shè)計統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定》（以下簡稱《A 鋼統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定》）三公輔篇中第8.1.1中（2）電纜隧道≤70～100 m 設(shè)置滅火分區(qū)，宜采用固定手動水噴霧系統(tǒng)（采用穩(wěn)壓系統(tǒng)）。

《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》［3］（GB50219-2014）第5.4.3 款，水泵接合器的數(shù)量應(yīng)設(shè)置在便于消防車接近的人行道或非機動車行駛地段，與室外消火栓或消防水池的距離宜為15～40 m。第5.4.3款條文解釋為，本條規(guī)定主要是為了使消防車在火災(zāi)發(fā)生后能夠方便、迅速連接至消防泵接合器，以免延誤滅火，造成不必要的損失。

《A 鋼統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定》三公輔篇中第8.2.2 中（1），水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)符合《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50219-2014）的規(guī)定。

A 鋼一、二期工程全廠供配電電纜隧道在建設(shè)之時，滿足當(dāng)時消防規(guī)范，該段電纜隧道于2003 年再次立項改造消防設(shè)施，項目實施后，通過了消防部門驗收，滿足消防規(guī)范。如果該段電纜隧道不對消防設(shè)施進行改造，其目前的使用完全合規(guī)。

3.2 相關(guān)設(shè)計

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道內(nèi)，多為3～110 kV 電纜，有少量低壓電纜。電纜隧道內(nèi)的低壓動力電纜僅為隧道本身所用低壓負(fù)荷供電，如隧道內(nèi)照明、防火門、通風(fēng)井排風(fēng)機、排水泵等。低壓動力電纜設(shè)計為全程穿管就是考慮防止火災(zāi)發(fā)生。中高壓電纜都是由高壓柜上的綜合保護繼電器進行保護，專門設(shè)有單相接地故障保護，一旦電纜絕緣皮老化，引起單相接地故障，各區(qū)域變電所內(nèi)高壓柜上保護會動作跳閘或報警，設(shè)備維護人員就會去查故障處理故障。電纜隧道內(nèi)，最容易引發(fā)火災(zāi)的就是電纜，A鋼后續(xù)新建項目中，新設(shè)計電纜全部選用阻燃電纜，在電纜隧道內(nèi)每層橋架上都敷設(shè)有纜式線型感溫火災(zāi)探測器，如果電纜溫度過高，感溫火災(zāi)探測器的報警信號會送至各自所屬區(qū)段的火災(zāi)報警系統(tǒng)報警。

3.3 電纜隧道管理

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道運行三十多年來，從來未發(fā)生火災(zāi)。由于相關(guān)部門管理到位，按計劃進行常規(guī)巡檢、故障排查，并對3～110 kV 電纜進行定期耐壓試驗，對試驗有問題的電纜，定期檢測之后及時更換。由于上述措施，保證了全廠供配電電纜隧道運行三十多年沒有發(fā)生一次火災(zāi)事故。

A 鋼三期全廠供配電電纜隧道在隧道外預(yù)留水泵接合器，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，消防車開到水泵接合器位置，給隧道內(nèi)消防水支管供水滅火。到目前為止沒有使用過。

B 鋼全廠供配電電纜隧道都采用水噴淋、干管滅火系統(tǒng)。電纜隧道內(nèi)火報系統(tǒng)存在一定誤報。當(dāng)火災(zāi)報警器報警后，值班人員至現(xiàn)場確認(rèn)是否有火災(zāi)發(fā)生，確有火災(zāi)發(fā)生的情況下，現(xiàn)場手動開啟雨淋閥組進行噴霧滅火。

3.4 A鋼與B鋼電纜隧道比較（見表1）

表1 A鋼與B鋼電纜隧道比較

圖2、圖3分別為A 鋼一期供配電電纜隧道斷面圖和B鋼供配電電纜隧道斷面圖。從電纜隧道斷面可以看出，如果電纜隧道內(nèi)設(shè)水消防，隧道內(nèi)上部空間必須給水管敷設(shè)預(yù)留出450 mm的凈空，寬度上也需根據(jù)電纜橋架設(shè)計的層數(shù)，考慮到噴頭覆蓋全部電纜來考慮，相應(yīng)也需要一定空間。

圖2 A鋼一期供配電電纜隧道斷面圖

圖3 B鋼供配電電纜隧道斷面圖

對于新建項目，在設(shè)計時就按照電纜隧道內(nèi)設(shè)置水消防來設(shè)計，那么，施工時的隧道開挖，以及消防水池的設(shè)置和水管的敷設(shè)等等，都是與隧道一同施工完成，隧道完成之后，安裝橋架，最后敷設(shè)電纜，電纜敷設(shè)完畢之后，再送電使用。所以對新項目設(shè)水消防是可行的。到目前為止，A 鋼和B 鋼全廠供配電電纜隧道沒有發(fā)生過火災(zāi)。

對于以上A 鋼現(xiàn)有電纜隧道狹小的空間，如果在隧道頂部增設(shè)水管，與照明燈具相干礙，并且，大大減小了維護人員的維護通道。

3.5 電纜隧道水消防施工帶來的風(fēng)險性

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道當(dāng)時的設(shè)計是電纜隧道內(nèi)不設(shè)水消防，故電纜隧道沿線沒有消防水池。如果該段電纜隧道考慮增設(shè)水消防時，需要在電纜隧道沿線需增設(shè)3 個消防水池，將消防水主管敷設(shè)在電纜隧道外，消防水管支管從現(xiàn)有通風(fēng)井引入電纜隧道內(nèi)，施工時從每個通風(fēng)井將各段水管引入到電纜隧道內(nèi)進行拼接。這樣的施工方式，對于空間狹小的通風(fēng)井來說，施工難度非常大。并且，改造后，通風(fēng)井作為電纜隧道唯一的人員疏散通道空間大大縮小，反而增加了火災(zāi)時人員疏散逃生的不便。

進行施工安裝，水管安裝及固定水管焊接支架需要在電纜隧道內(nèi)進行動火。目前，該段隧道內(nèi)還有大量一期工程的110 kV 充油電纜，這些充油電纜一旦起火后果相當(dāng)相當(dāng)嚴(yán)重。隧道內(nèi)增設(shè)水噴淋之后，會占用的電纜隧道空間，使今后更換110 kV充油電纜的施工空間減少，對更換電纜的施工造成困難。

同時電纜隧道內(nèi)施工周期不會太短，1-2 個月甚至更長。電纜隧道內(nèi)空間小，周圍全部是帶電運行的電纜，且全部是各個區(qū)域變電所的進線電源電纜，在電纜隧道內(nèi)施工帶來的風(fēng)險非常大。

如果全廠供配電電纜隧道內(nèi)電纜發(fā)生火災(zāi)，將直接影響A 鋼各個生產(chǎn)單元的供電，影響范圍非常大。

3.6 電纜隧道發(fā)生火災(zāi)的可能性分析

A 鋼3～110 kV 配電系統(tǒng)的中性點采用經(jīng)電阻接地系統(tǒng)。所以每個高壓饋線回路都配有單相接地故障跳閘保護，當(dāng)發(fā)生單相接地故障，保護繼電器動作，切斷電源。確保電纜故障不會擴大。

高壓電纜電源端有高壓柜上的保護繼電器對電纜進行保護，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，保護繼電器會動作跳閘或報警，會對電纜進行故障排查，問題嚴(yán)重會更換電纜。高壓電纜做定期試驗，保證高壓電纜的正常運行。保護繼電器如果故障，單相接地故障不動作不報警，事故擴大，單相接地故障發(fā)展到兩相電流短路故障，或者更甚是三相電流短路故障，保護繼電器一定快速動作，切斷電源。保護繼電器的可靠性，對于供配電系統(tǒng)的重要性，保護繼電器裝置本身故障也會報警。另外，保護繼電器故障不動作，事故蔓延，電纜發(fā)熱，溫度升溫到一個溫度值，隧道內(nèi)電纜橋架上的感溫電纜會感受到，并對消防系統(tǒng)報警。如果，感溫電纜有問題，消防系統(tǒng)有問題，所有沒有預(yù)報。真的發(fā)生火災(zāi)，電纜是阻燃電纜，電纜著火的話，電源是一定斷了，電源斷了一定會嚴(yán)重影響生產(chǎn)。常開防火門關(guān)閉，空氣燒完后自然滅火。如果有水消防，需要人為確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，并啟動消防泵，進行水噴霧滅火。火滅了，需要清理隧道內(nèi)積水。只要發(fā)生火災(zāi)，后果非常嚴(yán)重。

A 鋼全廠供配電電纜隧道如果增加水消防在電纜隧道內(nèi)部進行改造施工時，發(fā)生火災(zāi)的概率反而會大大增加。

4 設(shè)計建議

當(dāng)初A鋼建廠時，由外方總體設(shè)計A鋼一、二期全廠供配電電纜隧道，因上世紀(jì)80年代的110 kV電纜全部是充油電纜，充油電纜對于防火要求非常高，一點點火星都不允許有，水消防對于油引發(fā)的火災(zāi)，無法達(dá)到滅火的作用。于是，采用防火門隔斷，火災(zāi)發(fā)生后讓火燃燒消耗掉空氣，自然滅火，這的確不失為一個好辦法。另外，充分考慮火災(zāi)源，低壓動力電纜也僅僅只是電纜隧道本身需要用的照明、排風(fēng)機、排水泵以及火災(zāi)報警所需要的低壓動力電纜。低壓動力電纜是容易發(fā)生短路引發(fā)火災(zāi)的源頭，對于低壓動力電纜的敷設(shè)方式，直接全程采用穿鋼管敷設(shè)的方式，低壓電纜就只影響自身回路，不會引起整個隧道的火災(zāi)。企業(yè)在確保安全生產(chǎn)的前提下，需要降低成本，不僅僅降低一次投資，還必須節(jié)省運行維護的成本，最重要的，安全必須放在首位。

A 鋼全廠供配電電纜隧道建設(shè)至今運行三十多年，隨著A鋼新建、擴建、改造項目的建設(shè)，電纜隧道內(nèi)的電纜逐年增加，以前單側(cè)電纜橋架已經(jīng)不夠，增加為雙側(cè)橋架（其中緯三路隧道上練祁河?xùn)|側(cè)和燒結(jié)變電所至原料變電室段等均改為雙側(cè)電纜橋架），使電纜隧道內(nèi)空間變小，巡檢空間目前是暢通的，只是在敷設(shè)110 kV 電纜因空間小的原因施工非常困難，但也還勉強可以施工。隨著今后110 kV 充油電纜更換為干式電纜，隧道內(nèi)還需要進行施工，屆時施工難度會非常大。

2003 年A 鋼一、二期電纜隧道增設(shè)防火隔離設(shè)施工程項目中，在電纜隧道與變電所交界處設(shè)置防火門和增設(shè)防火隔離設(shè)施；在隧道通風(fēng)井出入口處設(shè)置防火門和增設(shè)防火隔離設(shè)施；在隧道通風(fēng)井之間的主干隧道長度超過100 m 以上的，增設(shè)防火隔離設(shè)施；補充、完善、調(diào)整現(xiàn)有火災(zāi)報警系統(tǒng)等改造內(nèi)容。見圖4。

圖4 增設(shè)防火隔離

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道內(nèi)不宜增設(shè)水噴霧滅火系統(tǒng)。因為該段電纜隧道既能滿足現(xiàn)有規(guī)范，又能避免因施工安裝帶來的風(fēng)險，現(xiàn)有空間同時也能滿足電氣運維人員對電纜隧道巡檢。

因此關(guān)于A 鋼全廠供配電電纜隧道消防提出“老的老辦法，新的新辦法”設(shè)計原則，具體理由如下。

A鋼一期、二期、三期工程現(xiàn)有的供配電設(shè)施中已十分擁擠，當(dāng)改擴建時，如按現(xiàn)行消防規(guī)程、規(guī)范設(shè)計、配置消防設(shè)施，已沒有符合要求的合適場地。

要在已十分擁擠的A 鋼一、二期現(xiàn)有供配電設(shè)施中，如按現(xiàn)行消防規(guī)程、規(guī)范設(shè)計、改造設(shè)置消防設(shè)施，其工程量大、投資高，對安全生產(chǎn)有影響。

A 鋼一期至今，國內(nèi)消防規(guī)程、規(guī)范在不斷修改、補充、更新，如要求現(xiàn)有設(shè)施符合新的規(guī)程、規(guī)范，難以實現(xiàn)。即使某區(qū)段可以改造、實施，但其相鄰段又確實無法實施。這樣的改造，其作用和意義不大。

對于B 鋼全廠供配電電纜隧道，因為是新建項目，從設(shè)計之初就按設(shè)水消防系統(tǒng)考慮，電纜隧道空間已經(jīng)考慮水消防設(shè)施。由于電纜隧道是新建，先土建施工，不存在電纜隧道中帶電電纜問題。

綜上所述，采用“老的老辦法，新的新辦法”的消防設(shè)計原則，是非常有其可取之處的，也是滿足和符合國家現(xiàn)行消防規(guī)范的。通過對A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道增設(shè)消防水系統(tǒng)項目的分析，得出全廠供配電電纜隧道改造的設(shè)計思路，供同行參考和借鑒。