談工廠配電線路的防火設計

王 猛

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

0 引言

近幾十年來，配電系統得到了不斷的發展，從配電系統的設計到各類型的電氣產品，均有了較大進步，在防火災方面也有了很大的提高。但在實際生活、生產過程中，由配電線路引發的火災事故在國內外仍不斷發生。在工業方面，隨著現代工廠自動化程度越來越高，用電量也越來越大，然而，供電密度的增大也使配電線路引發火災的風險增大，一旦引發火災，不僅會威脅到人的生命財產的安全，也給企事業帶來嚴重的經濟損失。因此，要做到未雨綢繆，設計工廠配電線路時必須注意電氣的防火設計，盡量減少配電線路引發火災的可能性。

1 火災原因分析

電纜或電纜橋架的火災是引起工廠的電氣火災的主要原因，其本質上是因為電纜的絕緣層或者屏蔽層起燃而引發火災。電纜引發火災的主要原因如下:1)多數電纜外層的絕緣材料是可燃的。2)電纜的絕緣有薄弱環節或者發生損壞，電纜相間擊穿產生電弧，引燃絕緣層。3)電纜長期運行的溫度較高，在發生短路故障的情況下可達到200℃以上，而這時電纜接頭的溫度更高，不但會破壞電纜的絕緣層，而且易引發電氣火災。4)電纜受機械外力損壞，如安裝、檢修、挖掘等操作不合規范，使電纜在外力下受到破壞，造成金屬芯層的裸露，引起短路起火。5)一些自然災害也易引起電纜的火災，如雷擊、靜電等。6)日常運行維護欠缺，如電纜長時間缺少檢查、維護和管理，電纜的敷設場所的防漏、防火、防潮措施不完善，缺少主動保護裝置等。7)設計失誤也會引發電氣火災，如設計時電流計算失誤，選擇的電纜載流量不夠，使電纜長期過載運行，積聚熱量而引發火災。

2 配電線路的防火設計

現代工廠的結構和功能越來越復雜，配電設計需要考慮的方面也越來越多，下面對電氣防火設計中需要注意的事項進行探討。

2.1 正確選擇電纜和橋架

電纜和橋架的形式很多，在進行選用時，不僅要考慮用途、經濟性等因素，還應根據工廠各個區域的特點考慮到敷設條件及安全性等方面。比如，普通的區域可選用一般的YJV或者VV電纜，而對防火有特殊要求的區域需要選擇防火電纜(氧指數30以上)，以達到防火的要求，如廠區變電站進出端、電纜隧道、配電室等重要的電纜回路。防火電纜主要分為阻燃型和耐火型電纜，阻燃型電纜可以阻滯火災沿電纜蔓延，耐火型電纜則在火焰的燃燒下仍能持續運行一段時間，可根據廠區不同的防火需要進行選擇。同時，這類區域可選用防火阻燃橋架，這種橋架本身不可燃燒，并且發生火災時可以有效地限制或阻斷火勢的電纜延燃。防火阻燃橋架根據功能主要分為內阻燃型、外阻燃型和全阻燃型，可根據需要選擇。正確的選用防火電纜和橋架，在經濟性和安全性之間找到平衡點，既能控制電氣投入，又利于工廠的長期安全運行。

2.2 電纜敷設符合規范

2.2.1 電纜在橋架內的密度

JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規范規定:電纜總截面積與托盤內橫斷面積的比值，電力電纜不應大于40%;控制電纜不應大于50%。橋架內電纜數量過多，長時間的運行容易在橋架內積蓄熱量，難以散發出去，使溫度升高，破壞電纜絕緣或者引起火災。

2.2.2 橋架敷設的間距

工廠廠房大多都有氣體或液體管道，管道在正常運行或者發生意外破損時，往往會損壞周圍的電纜或者電纜橋架。如正常運行的熱力管道會加速距離它過近的電纜絕緣的老化，腐蝕性氣體或液體管道的泄漏會直接損壞附近電纜的絕緣，絕緣的破壞會使電纜之間發生短路或者產生電弧，造成火災。因此電纜橋架應敷設在熱力管道和腐蝕性氣體管道的下方，腐蝕性液體管道上方，可避免造成間接損害。電纜橋架和管道之間的最小間距應符合規范的規定，如表1所示。

表1 電纜橋架與管道的間距 m

2.2.3 配電設計細節

配電線路設計有些細節不易引起設計人員的注意，如JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規范對電氣照明系統任一分支回路電流和燈具敷設數量的上限都有明確的規定，設計人員在做設計時很容易疏忽。這些規定看似與電氣防火無關緊要，其實都是為避免電氣線路過負荷而設定的條件，嚴格遵守可防止線路火災的發生。這就需要電氣設計人員仔細閱讀理解規范，對規范中的細節有合適的把握。

2.3 電氣設計符合要求

工廠配電線路的設計應該遵循各種規范的規定，如線路保護的配置按照規范和工程的實際要求裝設，可防止因各類型的短路事故引發的電氣火災;對廠房內電纜或電纜橋架穿越墻體、樓板和防火分區的電氣孔洞進行標準的防火封堵，發生電氣火災時可以有效地控制或阻斷火勢的電纜蔓延;配電系統的防雷接地設計完善，可在一定程度上防止雷擊或靜電引起電氣火災。

2.4 遠離點火源或易燃物

很多工廠充斥著大量的點火源以及易燃物，這些都是引發電氣火災的隱患，做設計時應充分了解工廠的布局和功能，電纜敷設時盡量避開點火源或者易燃物。點火源主要是些易產生高溫、輻射、輻照的設施設備以及檢修時的電焊熔渣等，易燃物主要包括燃點較低的油、氣以及其他固體易燃物等。電纜故障引起的電火花很容易點燃橋架附近的易燃物，或者點火源也可以引燃附近的電纜和易燃物，使電纜著火和交叉燃燒，造成電氣火災。

2.5 部分區域采用密集型母線槽

工廠中有很多配電密度大的區域，如配電室的低壓配電干線等，如果采用電纜方式則需要大量的電纜，敷設路徑不易設計，由于電纜密集程度高，在一定程度上也存在火災隱患。密集型母線槽已經廣泛地應用于工業和民用中，相比電纜具有很多優勢，如它的阻抗小，載流量大，同時體積小，結構緊湊，能省去很多安裝空間。密集型母線槽多為插接式，可設置插口，根據現場實際情況靈活布線，并能通過插接箱或者始端箱方便地引出分支線母線或者電纜。它的應用不僅方便了配電線路的設計和安裝，更重要的是在電氣上安全可靠，不易引發電氣火災。密集型母線槽的安裝需要廠家人員進行實地測量，制定安裝方案，設計人員則需確定密集母線槽的路徑和高度。圖1為密集母線槽在工廠配電室中連接變壓器和配電柜的實例。

圖1 密集型母線槽在工廠配電室中的應用

2.6 設置主動保護措施

根據設計的工廠的特點，在橋架敷設集中的區域可設置主動保護措施。主動防護措施主要有三種:

1)火災自動報警系統。火災的發生伴隨著溫度和煙氣濃度的變化，因此火災自動報警系統分為感溫型或感煙型，均可用于電纜敷設密度高的工廠區域。當發生火災時，不僅能迅速地判斷火災地點并發出火災信號提醒值班人員，還可以聯動控制滅火系統，及時處置火災。

2)水噴霧滅火系統。水噴霧滅火系統是目前撲滅電氣火災較為常用的滅火裝置，除滅火用外，還可作為冷卻裝置用。經驗和事實表明，它的早期啟動可及時有效撲滅電纜火災。

3)采用鹵代烷、二氧化碳以及新型氣體的氣體滅火系統。由于氣體滅火系統的滅火材料具有不導電的特性，可有效地防止電纜火災事故的擴大。在工廠控制火災方面，這三種主動保護措施都有廣泛的應用，但應注意的是采用何種原理的主動保護措施不應盲目選擇，應該清楚了解各種保護措施和應用區域的特點，有針對性的選擇，例如二氧化碳的氣體滅火系統由于其氣體需要低溫儲存，并不適合于電纜隧道及夾層中用。

3 結語

工廠的配電系統的設計是工廠設計的重要組成部分，而正確、合理的采用電氣防火設計可有效的減少或控制因配電線路引起的火災，對工廠的安全運行有著重要的意義。本文在分析了配電線路引發火災原因的基礎上，總結提出了設計工廠配電系統時應注意的防火設計方法，以減少工廠火災事故的發生，保障人的生命財產安全和減少經濟損失。

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