電纜隧道消防問題探討

傅曉凌

（福建省電力勘測設計院）

前言

電纜隧道布設在地下，環境相對單一，不會受到外界的影響。但同時也存在工作人員很少到達，若不進行遠程監控，較難發現火災隱患等問題。一般隧道空間較為狹長，能見度差，一旦發生火災，因煙霧彌漫，消防人員很難發現著火點，撲救比較困難。

1 電纜隧道火災原因分析

電纜隧道內的運行環境單一，運行期間由于外界因素引起的火災可能性極小，隧道內火災隱患主要是電纜火災。

雖然電纜引起的火災可能性較低，但還是偶有發生，比如遼寧發電廠由于電纜接頭過熱引起火災；富拉爾基發電廠電纜溝內發生了火災；渾江發電廠二號循環水控制電纜中間頭過熱，燒毀了溝內的所有電纜溝造成被迫停機事故，上海供電局因電纜中間頭過熱引起電纜隧道火災，大面積電纜被燒損，導致市區局部停電事故等等。

通過對歷史上多次事故分析發現，外力損傷及運行環境不良引起的電纜事故占總事故的82%，電纜本身引起的火災所占比例較小，引起電纜火災發生的主要原因有如下情況：

（1）動力電纜中間接頭制作質量不良、壓接頭不緊、接觸電阻過大，長期運行造成的電纜頭過熱燒穿絕緣。電纜中間接頭的壓接質量好壞，只能在運行中發現，運行時間越長越容易發生過熱燒穿事故。

（2）接地故障電流引起火災。據測，僅0.5A的電流的電弧溫度可達2000℃以上，足以引燃所有可燃物。

（3）長期超負荷運行、受潮和受熱等，絕緣層會被損壞，發生短路等引起電纜火災。除了因用電設備短路且保護拒動引起的電纜火災外，電纜由于上述原因產生火災的發展速度比較緩慢、時間較長，完全可以通過線性纜式感溫探測器及時發現事故隱患，防止并杜絕火災事故的發生。

2 電纜隧道內火災的特點

電力隧道適用于大容量電纜的長距離傳輸。一旦發生火災，火勢會沿著電纜燃燒，燃燒較慢、出煙濃；如果電纜分層或交叉鋪設，火勢將會發展為立體燃燒。根據其燃燒形態，火災主要有以下特點：

（1）空間封閉，熱量不易散去，一旦發生火災，發展迅猛。

（2）空間狹長，人員疏散困難。

（3）縱坡大，容易形成煙囪效益，煙火傳播迅速。

（4）由于空間和環境限制，滅火和撲救困難。

3 電纜消防設計的主要原則

根據以上分析，針對電纜隧道位于地下，一旦發生火災，城市消防較難到達，故電纜隧道的消防應立足于自救。根據國家基本建設的有關政策和“預防為主，防消結合”的方針，在做好預防工作的同時，再配備必要的消防措施。

“預防為主”主要指的是被動防火措施，主要包括以下方面：

（1)電纜設計自身的防火措施。

（2)被動的防火措施，如防火分區、現場監控等。

主動的消防措施：

（1）配置滅火器。

（2）設置自動滅火系統。

以下結合廈門電力進島第四電纜隧道工程（海底部分）所采取的被動、主動滅火措施，對電纜隧道可采取的滅火方式進行探討。

廈門電力進島第四電纜隧道（海底部分）布置于翔安海底交通隧道的服務隧道下方，其消防的重要性就顯得尤為重要，具體布置位置詳見圖1。

圖1

4 被動防火措施

4.1 電纜自身的防火措施

4.1.1 選擇高可靠性的電纜及其附件

絕緣材料：常用的220kV電壓等級電纜的絕緣材料有油浸紙絕緣和交聯聚乙烯絕緣。油浸紙絕緣電纜已有幾十年的運行經驗，制造技術成熟可靠，性能穩定。與充油電纜相比，交聯聚乙烯絕緣電纜具有較高的允許工作溫度，較小的彎曲半徑，重量輕，附件少等優點，經濟效益明顯。但從安全性和環境保護來看，交聯聚乙烯絕緣電纜沒有發生油料滲漏的隱憂，防火、防爆性能好，在電力系統工程中運行良好。

金屬護套：目前，電纜金屬護套有：鉛合金護套、皺紋鋁護套。從金屬護套的短路容量方面考慮，鋁較鉛的導電性能好，能耐受較大的短路電流。從消防的角度分析，采用皺紋鋁護套比鉛合金護套有利。

電纜附件：電纜線路的主要附件為電纜中間接頭。20世紀80年代前，擠塑絕緣電纜的附件型式眾多，在西方國家多以繞包、模塑為主流，同時發展熱縮、冷縮附件，故障類型繁雜。近十幾年來，成功地開發了組合預制式、整體預制式等工廠預制型電纜附件，投入電網運行，取得了良好的效果，我國近10年來新建的電纜線路也多采用預制式電纜附件，至今運行良好。

4.1.2 電纜過電壓保護

電纜線路采用氧化鋅避雷器防止雷電波入侵，同時電纜金屬護套不直接接地端裝設外護層絕緣保護器，當金屬護層上的感應電壓接近電纜外護層的絕緣水平時，保護器動作，保證電纜外護層不因過電壓而擊穿造成事故。

4.2 監控系統

4.2.1 設置電纜監控系統

設置溫控系統：沿電纜隧道全線布置溫度監控系統，監視通道氣溫及電纜的實時運行溫度，溫控系統與通道通風、消防、報警系統聯動，確保電纜線路的安全運行。

火災自動報警系統：設置智能火災自動報警系統及光纖測溫系統。保證火情能早期發現，并通報，及時通知人員進行疏散和采取相應措施，預防和減少人員傷亡、控制火災損失。

火災自動報警系統由手動報警裝置、聲光報警器、電話插孔、報警控制盤組成。

在火災自動報警主控制盤內建立一套專用的火災對講電話系統。利用手提電話機插入手動報警裝置旁的對講電話插孔，接入火災對講電話系統。

在各防火分區內按規定距離設置聲光報警器。

4.2.2 加強電纜的預防性試驗及監視

一般來說，電纜頭是電纜絕緣的薄弱環節，所以加強對電纜頭的監視和管理是電纜防火的重要環節。如發現電纜頭有不正常溫升或有氣味、煙霧時，應及早退出運行，避免電纜頭在運行中著火。另外，電纜隧道要有完善的防鼠、蛇竄入的設施，防止小動物破壞電纜絕緣引發事故。

發生火災時，電纜隧道的氣溫可能上升，此時應關閉電纜隧道的通風換氣系統，使電纜隧道處于獨立運行狀態，同時減少電纜線路負荷，密切監視電纜隧道及電纜外皮的溫度，使電纜處于安全運行模式。

4.2.3 消防聯動控制

采用聯動控制裝置含于報警盤內，當光纖測溫系統探測到火災發生或手動報警時，可對區域內各相關消防設備進行自動啟動或經人工確認后遠傳啟動。內容包括：

自動切斷火災發生區域的照明電源；

自動切斷火災發生區域的檢修電源；

自動啟動火災發生區域的聲光報警器。

自動啟停各分區的軸流風機并監視軸流風機的狀態；

在終端變電站控制室內設置緊急停止電纜隧道軸流風機的硬接線按鈕。

4.3 電纜隧道結構防火措施

電纜隧道采用鋼筋混凝土結構，其結構設計要求耐火等級要求。

根據《城市電力電纜線路設計技術規定》（DL/T5221-2005）第13.3.1條規定，電纜隧道每隔200m設一防火分區，用阻火墻分隔，阻火墻采用阻火包壘成，厚度300mm，阻火墻上設甲級防火門，防火門平時處于常閉狀態，可手動雙向開啟。

電纜隧道沿縱向每隔75m設安全孔，供巡檢修人員出入，同時當電纜線路故障時，可讓人員就近迅速逃離通道。

4.4 消防照明

每個防火分區內每隔約10m在電纜隧道頂部設一盞疏散照明指示燈，用于發生火災或其他原因引起斷電時的人員疏散指示。為防止火災時疏散指示標志被毀壞，影響安全疏散，采用耐火耐高溫性能的疏散照明指示燈。

5 主動滅火措施

主動滅火措施即指一旦發生火情采取的措施，有移動式滅火器或配置自動滅火系統。現在目前國內電纜隧道均配有移動式滅火器，但極少布置自動滅火系統。

廈門電力進島第四電纜隧道與交通隧道結合的設計方式，不僅是電纜隧道的安全問題，其與交通隧道的關系，電纜隧道的消防安全顯得更為重要。此工程經國內消防、電纜業內的專家論證，采取將電纜置于無機不燃阻火槽盒中，并在阻火槽盒中電纜以外的空隙填充阻火包，并在電纜接頭處設置自動滅火系統。

5.1 移動式滅火器配置

電纜隧道內除了經過培訓的工作人員進入外，無外人可以進入，其環境相對單純，不存在有可燃介質，故電纜隧道內采用滅火器作為消防設施是非常經濟、實用的，其處理臨時突發狀況也是最為及時、有效的。

根據工程實踐情況，在電力隧道每一應急出口附近設置手提式磷酸銨鹽干粉滅火器；同時在每一防火分區內每隔25～30m設置手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。

5.2 自動滅火系統

在做好電纜本身的防火防爆措施的前提下，電力部行業標準《城市電力電纜線路設計技術規定》（DL/T5221-2005）第13.3.3“在電纜進出線特別集中的隧道、電纜夾層和豎井中，可加設濕式自動噴水滅火、水噴霧滅火或氣體滅火等固定滅火裝置”的規定，確定了設置自動滅火裝置的原則。其可采用的自動滅火措施有：水噴霧或者氣體滅火措施。

廈門電力進島第四電纜隧道工程為特長型的海底電纜隧道（約5.95km），由于電纜隧道太長，受空間及場地的限制，全程使用濕式自動噴水和水噴霧滅火系統均不適合；現有國內適用于電氣火災的氣體滅火系統消防方式有七氟丙烷自動滅火系統、CO2氣體滅火系統、1301滅火系統、超細干粉滅火系統、SDE氣體滅火系統等，考慮到場地與空間高度的限制及環保的要求，在經濟、可靠前提下的，較為適合工程的滅火方案有兩個：方案一：超細干粉滅火系統；方案二：SDE氣體滅火系統。

以上兩方案具備各自特點，超細干粉滅火系統具有安裝簡便，運行維護方便，一次一處火情的損失小，遇火能自發啟動，不需要火災探測報警系統提供電信號，控制系統簡單，避免了誤報誤噴，可靠性高；而無管網SDE氣體滅火系統一次火情的損失較大，且控制報警系統復雜，與方案一相比需要另增加一套感煙探測及相關報警系統，同時火情后氣體的排放增加服務通道的通風壓力，若滿足規范要求迅速排放氣體，這就意味著通道的通風排煙系統投資將大幅增加。綜合以上因素并結合工程的特點，廈門電力進島第四電纜隧道采用超細干粉滅火系統。

6 結束語

通過對以上消防系統的分析，筆者認為電力隧道消防是一個系統工程，預防是關鍵，在做好預防的前提下，避免外在的火災隱患是電纜隧道消防重點，是否設置自動滅火系統應根據實際情況確定。同時由于電力隧道還在發展中，消防中還有些問題需要在運行中不斷的完善和解決。

[1]《城市電力電纜線路設計技術規定》（DL/T5221-2005）.

[2]中華人民共和國公共安全行業標準.《干粉滅火裝置》（GA602-2006）.

[3]中華人民共和國公共安全行業標準.《氣溶膠滅火系統》（GA499.1-2010）.

[4]《火探管式自動探火滅火裝置設計、施工及驗收規范》（DBJ04-231-2005）.山西省地方標準2005-8-01實施.

[5]《超細干粉自動滅火裝置設計、施工及驗收規范》（DB35/T1153-2011）福建省地方標準.2011-10-01實施.