鐵路客運(yùn)站配電線路的防火設(shè)計(jì)

摘要：鐵路客運(yùn)站作為人員密集場所，其配電系統(tǒng)安全直接關(guān)系到旅客生命財(cái)產(chǎn)安全和運(yùn)輸秩序穩(wěn)定。系統(tǒng)分析了鐵路客運(yùn)站配電線路的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)成因，結(jié)合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從線路敷設(shè)、材料選型、防火分隔、監(jiān)測預(yù)警四個維度提出防火設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。通過某高鐵樞紐站消防配電改造工程實(shí)例驗(yàn)證，采取綜合防護(hù)措施可使電氣火災(zāi)隱患顯著降低，為行業(yè)提供可復(fù)用的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：鐵路客運(yùn)站；配電線路；防火設(shè)計(jì)；阻燃電纜；智能監(jiān)測

近年來，高鐵網(wǎng)絡(luò)快速擴(kuò)張，客運(yùn)站規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，鐵路客運(yùn)站電氣火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)國家消防救援局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2024年全國消防救援隊(duì)伍共接報(bào)火災(zāi)90.8萬起，其中，因電氣引發(fā)的火災(zāi)29.3萬起，占比32.3%[1]。鐵路客運(yùn)站電氣火災(zāi)的原因主要源于配電柜過熱、電纜絕緣老化、線路短路等。鐵路客運(yùn)站具有特殊的環(huán)境特點(diǎn)，如人流密度＞5人/m2、高峰期負(fù)荷波動大等。同時(shí)，站房內(nèi)存在大量管線交叉，傳統(tǒng)防火隔離難以實(shí)施；大功率照明、安檢設(shè)備等容易導(dǎo)致局部升溫異常，而消防負(fù)荷需要保證90min不間斷供電，這些因素都對配電線路防火設(shè)計(jì)提出了更高要求。

1 鐵路客運(yùn)站配電系統(tǒng)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

鐵路客運(yùn)站的配電系統(tǒng)一般采用三級供配電結(jié)構(gòu)（總配電箱-分配電箱-開關(guān)箱）。這種供配電結(jié)構(gòu)通過分層設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電能的逐級分配和精細(xì)管理，有助于提高供電穩(wěn)定性。但由于配電系統(tǒng)中包含了大量的電路元件和連接線路，也存在一定的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多位于設(shè)備連接處、電纜密集區(qū)和應(yīng)急電源切換等位置。

1.1" 電纜密集區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

在鐵路站房配電系統(tǒng)中，電纜密集區(qū)多回路并列敷設(shè)致使橋架內(nèi)散熱條件惡化，將增加火災(zāi)事故的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。電纜溫度超標(biāo)會加速絕緣材料老化并引發(fā)短路電弧，可能引燃周邊可燃物?，F(xiàn)有工程常忽視防火隔離設(shè)計(jì)，缺乏阻燃防護(hù)層，火勢易通過橋架或金屬構(gòu)件快速蔓延。在封閉的電纜溝、豎井等空間內(nèi)，高溫?zé)煔馀c有毒氣體迅速累積，嚴(yán)重威脅人員逃生和滅火救援效率[2]。

1.2" 設(shè)備連接處火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

設(shè)備連接點(diǎn)處于相對潮濕的環(huán)境下，接頭材料（銅/鋁）容易發(fā)生氧化反應(yīng)，在接頭表層生成絕緣膜，使得接觸電阻增大。進(jìn)而導(dǎo)致接觸點(diǎn)的熱量聚積而難以快速散發(fā)，致使接頭損壞[3]。加上，日常檢修不及時(shí)、維護(hù)不系統(tǒng)，設(shè)備連接處的火災(zāi)隱患不能及時(shí)排除，從而增大了風(fēng)險(xiǎn)。

1.3" 應(yīng)急電源切換點(diǎn)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

該風(fēng)險(xiǎn)主要是由主備電源切換裝置故障，以及日常對應(yīng)急電源的管理不到位造成的。主備電源切換裝置需要實(shí)現(xiàn)順暢切換才能保證穩(wěn)定工作，如果日常維護(hù)檢修不及時(shí)，設(shè)備存在元器件損壞、老化，就會影響其功能，導(dǎo)致無法自動切換電源。消防設(shè)備尤其是聯(lián)動響應(yīng)設(shè)備不能正常工作，從而埋下火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

2 配電線路防火設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

2.1" 電氣線路防火分隔技術(shù)

為有效應(yīng)對電氣火災(zāi)發(fā)生時(shí)的火情蔓延，降低火災(zāi)損失和撲救難度，需要采用適當(dāng)?shù)姆阑鸱指艏夹g(shù)，主要分為水平分割和垂直分割兩種。水平分隔即對同一層面進(jìn)行分區(qū)阻隔，目的是防止火災(zāi)在短時(shí)間內(nèi)的橫向擴(kuò)散，垂直分割則主要對配電豎井和豎向管道進(jìn)行防火隔斷，可以阻止和減緩火勢、濃煙的上升。對于鐵路客運(yùn)站而言，需按照標(biāo)準(zhǔn)要求，水平防火隔板的耐火極限不得小于1.5h，墻體孔洞要采用防火材料進(jìn)行封堵，防火涂料涂層的厚度應(yīng)≥1mm且耐火等級為A級[4]。對于豎向布置的電纜套管需要進(jìn)行垂直分隔，垂直方向的混凝土樓板厚度不小于400mm，以此提高線路安全。

2.2" 電纜材料選型標(biāo)準(zhǔn)

為減少火災(zāi)傳播的可能性，需要選用具有阻燃或耐火性能的電纜，具體根據(jù)線路敷設(shè)環(huán)境和實(shí)際條件進(jìn)行選型。阻燃電纜需符合GB/T19666—2019《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》，一般區(qū)域選用不低于B1級的阻燃電纜，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域如機(jī)房、配電室應(yīng)選用V-0級或A級。常見阻燃材料包括XLPE、低煙無鹵和礦物絕緣電纜。對于消防設(shè)備供電和應(yīng)急照明等關(guān)鍵線路，需選用高耐火電纜，如氧化鎂礦物絕緣電纜，依據(jù)《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》標(biāo)準(zhǔn)，確?；馂?zāi)時(shí)線路完整，持續(xù)供電。鐵路客運(yùn)站應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理選用電纜材料，確保配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定。鐵路客運(yùn)站配電線路材料見表1。

2.3" 智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

為了實(shí)時(shí)掌握電氣安全狀態(tài)，有效防控電氣火災(zāi)。在配電線路設(shè)計(jì)和敷設(shè)完成后，還可以借助智能監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行異常監(jiān)測。重點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目包括溫度監(jiān)測和氣體監(jiān)測。溫度監(jiān)測，可以通過在電氣線路的關(guān)鍵部位布置紅外熱成像傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測線路溫度。傳感器的精度偏差不超過±0.5℃，報(bào)警閾值設(shè)定為60℃，當(dāng)溫度超過報(bào)警閾值時(shí)，傳感器發(fā)出預(yù)警信號。也可以采用分布式光纖測溫技術(shù)（空間分辨率1m，溫度漂移＜0.1℃/年），該技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測長距離電氣線路的溫度分布情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位過熱點(diǎn)，為火災(zāi)預(yù)警提供準(zhǔn)確依據(jù)。氣體監(jiān)測，通過在線路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝電化學(xué)式一氧化碳探測器，同時(shí)配合煙霧顆粒物傳感器（靈敏度0.1mg/m3），實(shí)時(shí)監(jiān)測線路周圍空氣中的一氧化碳濃度和電氣線路周圍空氣中煙霧顆粒物濃度，當(dāng)濃度超過安全閾值時(shí)，探測器自動發(fā)出預(yù)警信號。

3 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工工藝

3.1" 電纜敷設(shè)工藝控制

1）彎曲半徑要求。①多芯電纜彎曲半徑≥6倍外徑（單芯電纜≥10倍外徑），且彎曲處不得出現(xiàn)壓扁、斷裂等缺陷。②轉(zhuǎn)角處增設(shè)導(dǎo)向支架間距宜≤2m，支架應(yīng)采用鍍鋅鋼板制作（厚度≥2mm），轉(zhuǎn)角角度＞90°時(shí)應(yīng)設(shè)置雙支架加強(qiáng)固定。③電纜井道內(nèi)敷設(shè)時(shí)，彎曲半徑應(yīng)額外預(yù)留10%裕量。

2）固定間距規(guī)范。①水平敷設(shè)每隔1.5m設(shè)置防滑卡（不銹鋼材質(zhì)，承載力≥50kg）。②垂直敷設(shè)每2m加裝電纜吊架（熱鍍鋅處理，垂直偏差≤2mm）。③需加密固定的位置，接頭處上下各0.5m內(nèi)，與設(shè)備連接處前后各0.3m，穿過防火隔板/樓板處。

3.2" 接頭處理技術(shù)

1）壓接工藝。壓接前先進(jìn)行導(dǎo)體表面處理，一般使用200#砂紙打磨至St2級清潔度；然后進(jìn)行應(yīng)力錐處理，采用專用刀具削切坡度45°。壓接使用六角模具液壓鉗（輸出壓力≥30MPa），95mm2以下壓接3次，120mm2以上壓接5次；壓接后采用“兩壓痕十字交叉”檢測法，確保接頭電阻測試值≤導(dǎo)體電阻的1.2倍。

2）絕緣處理。絕緣采用熱縮管三層防護(hù)。第一層為半導(dǎo)電應(yīng)力疏散帶（收縮率≥80%）；第二層為交聯(lián)聚乙烯絕緣帶（厚度≥1.2mm）；第三層為輻照交聯(lián)熱縮管（縱向收縮率≥75%，橫向收縮率≤20%）。完成三層防護(hù)后，在溫度（20±5）℃、相對濕度≤80%的環(huán)境條件，使用2500V兆歐表進(jìn)行絕緣電阻測試，測試值≥150MΩ/km視為合格。

3.3" 應(yīng)急電源聯(lián)動設(shè)計(jì)

1）ATS切換試驗(yàn)。每月進(jìn)行主備電源自動切換測試，切換時(shí)間應(yīng)≤1.5s（含檢測時(shí)間），切換過程的負(fù)載電壓波動≤±3%。設(shè)置機(jī)械式手動切換裝置作為備用，儲能電池容量按1.2倍消防負(fù)荷計(jì)算，儲能回路獨(dú)立接地（接地電阻＜4Ω）。

2）EPS性能驗(yàn)證。為驗(yàn)證EPS的性能需要進(jìn)行多方面測試。第一，通過放電測試來檢測EPS的續(xù)航能力。測試在滿負(fù)荷條件下進(jìn)行，測試時(shí)間不少于90min，測試期間的單體電池溫度控制在45℃以下。第二，在0.5C放電倍率下再測試其容量，需要注意，應(yīng)保證放電末期，鉛酸電池的單體電壓≥1.8V，鋰電池單體電壓≥1.05V；放電過程中的電壓波動不得超過±5%。第三，測試電壓穩(wěn)定性，測試結(jié)果要確保在輸入電壓正常波動范圍內(nèi)（±15%），EPS的輸出電壓波動保持相對穩(wěn)定（波動在±5%內(nèi)）?；诖?，可設(shè)計(jì)使用三級濾波電路，將紋波系數(shù)調(diào)控在0.5%以內(nèi)，確保電壓穩(wěn)定[5]。

4 工程實(shí)例驗(yàn)證

4.1" 項(xiàng)目概況

某新建高鐵樞紐站，建筑面積為86000m2，日發(fā)送旅客量高達(dá)12萬人次。作為交通樞紐的重要組成部分，該站的配電系統(tǒng)存在一些安全隱患：①站臺層的電纜橋架未設(shè)置防火分隔，存在火災(zāi)蔓延的風(fēng)險(xiǎn)。②照明回路采用普通PVC電纜，不具備耐高溫、阻燃等特性，一旦發(fā)生火災(zāi)，將迅速蔓延。③缺乏智能監(jiān)測系統(tǒng)，無法實(shí)時(shí)掌握配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，存在潛在的安全隱患。

4.2" 改造方案實(shí)施

針對上述問題，制定以下改造方案，并逐一實(shí)施。

1）防火分隔措施。①在候車區(qū)電纜橋架的分區(qū)邊界、垂直提升段等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，采用機(jī)械固定方式，加裝厚度為5mm的304不銹鋼防火隔板。隔板安裝時(shí)預(yù)留一定的膨脹間隙，以適應(yīng)電纜熱脹冷縮的需求；在隔板接縫處使用防火泥或防火膠進(jìn)行密封處理，以增強(qiáng)防火能力。②站臺電纜溝內(nèi)敷設(shè)額定電壓為0.6/1kV、耐受溫度250℃的硅橡膠耐火電纜，施工時(shí)嚴(yán)格按照《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求進(jìn)行敷設(shè)，確保電纜間距合理、綁扎牢固。在電纜溝的進(jìn)出口處以及穿越墻體的位置，使用無機(jī)防火涂料或防火模塊進(jìn)行封堵，形成完整的防火屏障。

2）智能監(jiān)測部署。①根據(jù)站內(nèi)配電系統(tǒng)的布局特點(diǎn)，在主配電室、候車區(qū)配電柜、站臺層配電箱等位置，安裝320個高靈敏度的紅外熱像儀（測溫范圍-20～400℃），實(shí)時(shí)監(jiān)測配電柜的溫度變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的過熱問題。②建立物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，該平臺為三層結(jié)構(gòu)（感知層、傳輸層、應(yīng)用層），以1Hz的頻率采集配電線路的電壓、電流、溫度、濕度等關(guān)鍵參數(shù)，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

4.3" 效果評估

經(jīng)過重新設(shè)計(jì)并改造升級后，該高鐵樞紐站的配電系統(tǒng)性能得到了顯著提升，具體效果見表2。

從上述數(shù)據(jù)可以看出，改造后的配電系統(tǒng)電纜故障率顯著降低，應(yīng)急電源切換時(shí)間大幅縮短，火災(zāi)隱患點(diǎn)數(shù)量大幅減少。這些變化不僅提升了高鐵樞紐站的安全性能，還為旅客提供了更加舒適、便捷的出行環(huán)境。同時(shí)，智能監(jiān)測系統(tǒng)的部署為后續(xù)的運(yùn)維管理提供了有力的數(shù)據(jù)支持，降低了運(yùn)維成本，提高了運(yùn)維效率。

5 結(jié)束語

鐵路客運(yùn)站配電線路防火設(shè)計(jì)需遵循“本質(zhì)安全+主動防御”原則。應(yīng)優(yōu)先選用阻燃電纜和防火構(gòu)造材料，嚴(yán)格把控施工工藝質(zhì)量，特別是接頭處理和彎曲半徑控制，還要建立智能化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)特征識別。

參考文獻(xiàn)

[1]新京報(bào).2024年全國消防救援隊(duì)伍共接報(bào)火災(zāi)90.8萬起[EB/OL].https：//www.163.com/dy/article/JMM3INUS0512D3VJ.html

[2]谷奕舡.建筑消防設(shè)施供配電線路防火設(shè)計(jì)的優(yōu)化研究[J].中國設(shè)備工程，2024（18）：103-104.

[3]張起瑞.建筑電氣設(shè)計(jì)中的消防配電設(shè)計(jì)方案研究[J].城市建筑空間，2022，29（S1）：89-90.

[4]李寶宗.既有鐵路站房擴(kuò)大防火分區(qū)的研究與應(yīng)用[J].建筑安全，2025，40（1）：19-23.

[5]崔勝濤，高延峰.鐵路四電房屋電氣火災(zāi)預(yù)警與抑制技術(shù)研究[J].今日消防，2024，9（4）：111-113+116.