建筑中電氣線路的火災(zāi)及其防范

薛國(guó)峰

摘要:建筑電氣火災(zāi)中,電氣線引發(fā)的火災(zāi)占電氣火災(zāi)的60%以上。我國(guó)的防火標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際ICE標(biāo)準(zhǔn)有效大的差距,國(guó)內(nèi)耐火母線槽還沒(méi)有制造標(biāo)準(zhǔn),線路敷設(shè)缺乏具體措施。本文介紹配電線路的選擇、安裝及其保護(hù)的具體要求,以利電氣線路火災(zāi)的防范。

關(guān)鍵詞:短路故障;接地故障;電氣線路火災(zāi);漏電電流動(dòng)作保護(hù)器

1 建筑的配變電系統(tǒng)

由發(fā)電廠、不同電壓等級(jí)的電力網(wǎng)、電能用戶組成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)。而由降壓站供給的10KV-380/220V配電線路,是將電能分配到各類用戶。建筑的用戶是各類電能用戶之一。

建筑外部的10KV配電系統(tǒng)是指降壓變電所引出的10KV各回電源線。該線路是由建筑建設(shè)單位投資建設(shè),而產(chǎn)權(quán)移交給當(dāng)?shù)毓╇姴块T,由供電部門負(fù)責(zé)動(dòng)行、維護(hù)和治理。建筑或建筑群內(nèi)部的配電系統(tǒng),是指建筑群圍內(nèi)生活小區(qū)的降壓變電所;高層和超高層建筑采用的自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組;中、低壓配電線路;照明、空調(diào)、電力,電熱等配電系統(tǒng)。

2 中、低壓配電及配電方式

建筑用配電負(fù)荷一般分為三級(jí),重要的交通樞紐、重要的通信樞紐、大型體育館、國(guó)際活動(dòng)的公共場(chǎng)所、重要電力負(fù)荷、高層建筑和超高層建筑的賓館、大廈、寫字樓等用電負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷。高層建筑的火災(zāi)自動(dòng)警系統(tǒng)和消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、信息高速公路,實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)列入一級(jí)負(fù)荷的非凡重要負(fù)荷。

國(guó)內(nèi)大型建筑較大負(fù)荷的用電單位配電方式都是由中壓10KV配電。對(duì)小型建筑較小負(fù)荷的用電單位宜接入地區(qū)低壓380/220V電網(wǎng),其配電半徑不宜超過(guò)250米。根據(jù)配變電系統(tǒng)的配電及配電方式,用電負(fù)荷的等級(jí)和環(huán)境特征等,正確選擇電氣線路的絕緣導(dǎo)體及其電氣保護(hù),對(duì)防止和減輕電氣線路火災(zāi)能起到積極作用。

3 正確選擇電纜、電線、母線槽及電纜橋架

高層、超高層建筑要根據(jù)地區(qū)條件、工程特點(diǎn),應(yīng)重點(diǎn)考慮地震和水的二次災(zāi)難、防雷及防火等方面的因素。就防火而言,從國(guó)內(nèi)外很多可證實(shí)的火災(zāi)案例,可證實(shí)高層建筑物內(nèi)各部位裝修材料燃燒性能等級(jí),不可超過(guò)高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范和建筑物內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范的規(guī)定。然而目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有超高層建筑防火規(guī)范和超高層建筑物內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范可遵循。任何建筑物和內(nèi)部裝修本身的不燃化是有局限性的,而電能分布在建筑物內(nèi)、外各個(gè)部分,任何完善的防火治理使電能發(fā)生火災(zāi)的幾率為零都是不可能的。盡管消防部門年年都強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)防火治理,但由于種種原因也常意外地隱藏著電氣線路火災(zāi)的危險(xiǎn)。電氣火災(zāi)的危害案例最多的還是線路,如電纜、電線等配電線路。高層、超高層建筑,從防火的角度出發(fā),除認(rèn)真考慮建筑物及裝修材料的不燃化外,電氣設(shè)備、配電線路所采用的各類電纜、電線、母線槽更需要采取阻燃化、難燃化和不燃化的措施。高層、超高層建筑的電氣設(shè)備使用的材料多數(shù)為有機(jī)化合物,通常以電氣絕緣材料的方式使用,非凡是塑料多數(shù)為易燃、可燃性的物質(zhì),設(shè)計(jì)和使用時(shí)必須充分注重,應(yīng)嚴(yán)格按照消防法規(guī)的要求設(shè)計(jì)、選型及安裝敷設(shè)。

4 選用電纜橋架的原則

目前在建筑工程中,大都采用一種1.5-2mm厚的鋼制托盤式、梯級(jí)式、槽式橋架,在鋼制外殼上刷防火涂料,就認(rèn)為是耐火電纜橋架了。這是一種不了解防火法規(guī)的作法,不是依照環(huán)境特征和使用部位、場(chǎng)所的耐火要求選用的電纜橋架,因此也滿足不了普通和阻燃電纜的耐火要求。耐火電纜敷設(shè)應(yīng)選用無(wú)內(nèi)膽的耐火橋架,鋼材厚度為2.5mm,這是考慮在火災(zāi)時(shí)30分鐘至1.5小時(shí)的耐火要求,鋼制橋架不致于軟化,造成耐火電纜的墜落。另外也利于耐火電纜掃散熱,耐火電纜答應(yīng)在950-1000℃高溫中工作90min,故不必采用耐火橋架,反之則是一種浪費(fèi)。普通電纜和陰燃電纜選用的橋架如有防火要求時(shí),則必須采用有內(nèi)膽的耐火橋架,耐火電纜橋架根據(jù)廠家出示耐火電纜橋架的燃燒告。一般要求:當(dāng)爐內(nèi)溫度820℃,燃燒時(shí)間為30min時(shí),橋架內(nèi)腔溫度為75℃;當(dāng)室內(nèi)溫度為925℃,燃燒時(shí)間為60min時(shí),內(nèi)腔溫度為115℃。

5 配電線路敷設(shè)的防火蔓延措施

上述介紹了普通電纜、阻燃電纜、耐火電纜和不燃電纜的性能;普通密集型母線槽、阻燃型母線槽及耐火母線槽的產(chǎn)品性能,以及設(shè)計(jì)人員如何根據(jù)環(huán)境特征、建筑物的特點(diǎn)正確選擇。就防火而言,中壓10KV電力電纜,目前我國(guó)大多數(shù)廠家生產(chǎn)的10KV電力電纜還是普通型的電纜,有些廠家已生產(chǎn)了阻燃型和難燃型電纜。10KV電力電纜在進(jìn)入建筑物內(nèi)電纜的敷設(shè)應(yīng)采用金屬鋼管和銅墻鐵壁金屬封閉式線槽保護(hù)。而金屬鋼管和金屬封閉式線槽,無(wú)論是在電氣豎井內(nèi)還是在其他部位明敷設(shè)均應(yīng)刷防火漆保護(hù)。10KV電力電纜從建筑物進(jìn)戶處至中壓配電柜,以及由中壓配電柜至電力變壓器線路雖不長(zhǎng),但電力電纜也應(yīng)按防火要求敷設(shè)和防護(hù)。

6 層間及防火分區(qū)耐火墻貫通部分的防火處理

高層、超高層建筑的電氣豎井比較長(zhǎng),一但發(fā)生火災(zāi),豎井則成為通風(fēng)道,會(huì)產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。因此要妥善處理每層配電及弱電豎井的地面,應(yīng)將各種電氣線路孔洞的空隙,采用與建筑構(gòu)件具有相同耐火等級(jí)的材料堵塞嚴(yán)實(shí),形成樓層豎井間的防火密封隔離。電纜在樓層間穿通時(shí),穿板套管兩端管口空隙也應(yīng)作封閉隔離。強(qiáng)、弱電豎井的地面應(yīng)高出同層地面高度50-100mm,以防止水進(jìn)入堅(jiān)井造成強(qiáng)、弱電線路的水的二次災(zāi)難。尤其在有火情時(shí),確保火災(zāi)自動(dòng)警系列和消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置電氣豎井,貫徹"以防為主、防消結(jié)合"的方針也是生要舉措之一。電纜橋架、母線槽、金屬管等配電線路干線安裝位置,應(yīng)盡量避開可能受到噴淋裝置直接噴淋的部位。

關(guān)于貫穿耐火墻的配電線路,應(yīng)按防火分區(qū)的要求認(rèn)真考慮。非凡是易燃絕緣材料的配電線路,選用電纜橋架、母線槽等貫穿耐火墻時(shí),應(yīng)采用按相同燃燒等級(jí)的材料將孔洞堵塞嚴(yán)密。隔墻兩側(cè)貫穿的電纜橋架均應(yīng)鋪細(xì)砂,長(zhǎng)度距墻一般為1米。以免火熱勢(shì)從一個(gè)防火分區(qū),經(jīng)線路通道竄入另一個(gè)防火分區(qū)的線路通道,而擴(kuò)大火勢(shì)。

配電線路選用易燃絕緣材料的電纜時(shí),應(yīng)將易燃線路完全封閉在耐火的電纜線槽內(nèi),外殼應(yīng)刷防火涂料。

7 配電線路的電氣防火保護(hù)

配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備由于絕緣老化、損壞或其他原因,可能發(fā)生各種故障和不正常的工作狀態(tài)。其中最常見(jiàn)的是短路故障及線路的長(zhǎng)期過(guò)載。當(dāng)電氣線路發(fā)生故障時(shí),必須迅速切故障,縮小故障的時(shí)間和范圍,同進(jìn)也降低了電氣線路火災(zāi)的幾率。

配電線路應(yīng)設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)電氣線路短時(shí)過(guò)載是正常的,如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不長(zhǎng),不會(huì)超過(guò)母線槽、電纜、電線的答應(yīng)溫升,也不會(huì)對(duì)線路造成損害。稍微的過(guò)負(fù)荷假如時(shí)間較長(zhǎng),也將對(duì)線路的絕緣、接頭、端子造成損害。導(dǎo)體的絕緣由于長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷,將會(huì)長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)答應(yīng)溫升,導(dǎo)體絕緣將會(huì)加速老化,綜合短絕緣導(dǎo)體的使用壽命。嚴(yán)重的過(guò)負(fù)載,如100%過(guò)負(fù)載時(shí),會(huì)使絕緣在短時(shí)間內(nèi)軟化變形,介質(zhì)損耗增大,耐壓水平降低,導(dǎo)致電氣線路短路,引起火災(zāi)。過(guò)負(fù)載保護(hù)的目的也在于防止短路和接地故障的發(fā)生。

配電線路應(yīng)裝設(shè)漏電保護(hù)器。對(duì)于防接地故障和等電位方面的理論已具體介紹過(guò),這里不再贅述。為防止接地故障引起火災(zāi)除建筑物內(nèi)將可導(dǎo)電的金屬體作總等電位和輔助等電位聯(lián)結(jié)外。為減少接地故障引起的電氣火災(zāi)危害,而在建筑的電源進(jìn)戶側(cè),設(shè)置四刀開關(guān),并地四刀電源開關(guān)之后加裝漏電電流動(dòng)作保護(hù)器,其額定動(dòng)作電流I△m≤300mA-500mA。電源側(cè)裝設(shè)的漏電電流動(dòng)作保護(hù)器的作用,一是防止接地故障引起火災(zāi),二是防止人身電擊危害的第二道防線。對(duì)于多級(jí)裝設(shè)的漏電電流保護(hù)器,前后級(jí)在時(shí)限上應(yīng)有選擇性。

8 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)建筑電氣線路火災(zāi)防范的理論與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家有不小的差距,問(wèn)題也較多,應(yīng)積極向經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和IEC標(biāo)準(zhǔn)靠攏。努力學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)防火理論和實(shí)踐,結(jié)合國(guó)情把電氣線路的火災(zāi)減少到最低程度。另外,設(shè)計(jì)人員不參加各階段和竣工驗(yàn)收,政府各職能部門不了解設(shè)計(jì)意圖和工程設(shè)計(jì)的全過(guò)程,也是導(dǎo)致重大電氣火災(zāi)及電擊事故的重要因素之一,應(yīng)引起各級(jí)政府主管部門的高度重視。