電力隧道消防設計思考

張齊云 歐陽玉寶

隨著城市的迅速建設發展，城市供電的形式逐漸發生變化，越來越多的電力隧道用在城市電網建設中。珠海某新開發區域4回路～8回路220 kV高壓供電，擬采用電纜隧道形式鋪設，長約9 km。該電力隧道均為輸送容量較大的220 kV重要線路，一旦發生火情，影響范圍廣，容易造成大面積停電。因此有必要對隧道消防系統進行研究。

1 電力隧道的火災特征

電力隧道適用于大容量電纜的長距離傳輸。某根電纜起火初期，火災會沿著電纜燃燒，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。

根據以上特點，本工程的電力隧道防火主要從以下幾方面考慮:

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;

3)主動的滅火措施，如滅火器、水噴霧等系統。

根據本工程電力隧道設計的合作模式，其中電纜的設計屬于珠海市電力專業設計院內容，我院主要負責土建工程和輔助工程。故本案例不論述電纜設計自身的防火措施。

2 電力隧道結構和基本形式

4回路220 kV電力隧道斷面尺寸為2 400 mm×2 500 mm。隧道兩側沿墻面各布置3排電纜，橋架寬600 mm。最下排距地面150 mm，其中兩排三相單芯電纜層間距為600 mm，上排電纜接頭層間距為650 mm;上空安裝其他附屬設備(照明、監控、消防等) (見圖1)。

為便于人員通行，電力隧道人行通道寬1 200 mm。單芯電纜外徑約120 mm，1回路一簇并排放置。為便于附屬設備和消防安裝，電纜接頭上空至少1 100 mm。

3 電力隧道被動防火措施

電力隧道的被動防火措施主要包括:電力隧道的構造防火、火災自動報警系統等。

3.1 電力隧道構造防火設計

3.1.1 電力隧道耐火極限

根據GB 50016-2006建筑設計防火規范(以下簡稱“建規”)第12.1.8條及條文說明，電纜隧道的構造耐火極限不低于2 h。同時根據廣東省標準DBJ/T 15-64-2009城市地下空間開發利用規劃與設計技術規程第7.5.13條文共同溝防火墻的耐火極限不應低于2 h，同時防火墻上應設置甲級防火門。本工程耐火極限取2 h。

3.1.2 電力隧道內部的防火封堵

電力隧道內部的防火封堵對于隧道防火意義重大，合理的防火封堵可以有效的遏制火災的蔓延，將損失和危害控制在最小的范圍。合理的確定防火分區是防火阻隔的重要手段。根據DL/T 5221-2005城市電力電纜線路設計技術規定第13.3.1條防火分隔間距廠區外應該為200 m。防火分區不僅應該考慮防火間距問題，還應該考慮防火面積問題。參考廣東省標準《城市地下空間開發利用規劃與設計技術規程》14.2.4條地鐵除站廳和站臺外的其他部分，防火分區面積不宜超過1 500m2，本工程考慮防火分區應同時滿足防火面積不應大于1 500 m2和防火間距不應大于200 m。每個防火分區內至少有兩個安全出口，并且有一個直通地面的安全出口。

本工程電力隧道除考慮防火分區外，還考慮將動力電纜和控制電信布置在耐火槽盒內。根據電力火災統計情況，很多是由動力電纜和控制電信引起的。將該電纜置于耐火槽盒中有較可靠的窒息滅火和隔熱效果，耐火槽盒以外的空隙還可填充阻火包，杜絕因電纜故障引起的火災。不將220 kV電纜置于電纜槽盒的主要原因是通風不暢，嚴重影響過流能力。

3.2 火災自動報警系統

隧道內火災自動報警系統應形成獨立的系統。根據電力隧道線形布置、距離長特點，報警控制器應該進行分區報警、消防聯動，分區范圍不超過3 km。在監控中心設置主機，各分區設置分機，相互之間采用專用的通信網絡連接。

考慮隧道內凝露，空間高度等對保護半徑、探頭壽命的影響，隧道內溫度檢測采用分步式光纜檢測方式。報警方式通過繼電器觸點方式傳給控制主機。同時按照每20 m2設置感煙和感溫探測器。

4 電力隧道主動滅火系統

4.1 滅火器主動滅火系統

滅火器滅火系統是電力隧道消防系統中必備的措施，它具有經濟、實用、及時等特點。一些城市(如北京、成都等)的電力隧道內只設置了滅火器，沒有設置自動滅火系統，由此可見其在電力隧道消防系統中的重要性。

根據本工程實踐情況，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(MFAC4)4具;同時在每一防火分區內每隔25 m設置手提式磷酸銨鹽干粉滅火器(MFAC4)2具，每一電纜接頭處設置手提式磷酸銨鹽干粉滅火器(MFAC4)2具。

4.2 自動滅火系統

部分電力隧道工程中沒有設置自動滅火系統，但是本工程認為由于電力隧道路長，巡視人員少，當發生火情時，人員難以及時到位滅火，同時也不宜人工撲滅。故撲滅和減緩初期火災，自動滅火系統作用至關重要。目前電纜隧道中使用的滅火劑主要有自動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統及氣體滅火系統。考慮電力電纜的實際情況及對相關人員和環境的影響，本工程推薦采用水噴霧滅火系統。水噴霧滅火系統的一般設計參照GB 50219-95水噴霧滅火系統設計規范設計。但是電力電纜單層雖然是規則的，由于細長比很大，同時多層布置的電纜對噴霧有一定的阻擋作用，故需要合理的布置電力電纜位置，確定噴頭的保護面積、設置高度和霧化角(見圖2)。

首先在可能的情況下電力電纜層間距拉大，上層電力電纜盡可能布置在靠邊墻側，避免上層電纜對下層的阻擋。噴頭的保護面積應該按照包容多層電纜的規則形體表面計算確定。如本工程斷面應該為(2.4+0.6+0.6+0.3)×2=7.8 m2/延米(電纜接頭按0.3 m高計)。同時噴頭安裝高度應滿足三個因素:

1)噴頭距頂板距離h1(75 mm～150 mm);

2)最上層支架靠墻邊側應在水霧霧化角保護范圍內h2×tan (θ/2)≥1.2 m;

3)最下層支架應在水霧垂直保護范圍內R≥h3，R為噴頭垂直保護半徑。

5 結語

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，需要各專業協調配合。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］ GB 50016-2006，建筑設計防火規范［S］.

［2］ DBJ/T 15-64-2009，城市地下空間開發利用規劃與設計技術規程［S］.

［3］ DL/T 5221-2005，城市電力電纜線路設計技術規定［S］.

［4］ GB 50219-95，水噴霧滅火系統設計規范［S］.