城市電力電纜隧道的防火和消防設計

摘 要：電纜隧道是全封閉式的電纜構筑物，其空間狹窄，一旦發生火災，會蔓延迅速，并產生嚴重的危害，甚至對人身的生命安全造成威脅，對電纜隧道進行全面的防火措施，預防火災發生十分必要。本文根據電力電纜隧道的特點，分析其發生火災的主要原因，并對此提出防火的措施和消防設計的關鍵點，力求不斷完善城市電力電纜隧道的防火措施，保證消防安全，保證城市電網安全穩定的運行。

關鍵詞：城市；電力；電纜隧道；防火；消防

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 14-0000-02

隨著經濟的發展，城市化進程的加快，城市發展對電力的需求不斷增加，電力輸送網逐漸轉向地下電力隧道網絡系統發展。城市電力的地下輸送通道的建立，有效的緩解了地面空間的壓力，使占地面積大幅減少，發展空間廣闊。電力電纜隧道建設為城市供電提供了一條新的電力輸送通道，但是因為隧道空間狹長，且電纜又具有易燃性，內部較大的空間加上較多的潛在的火源，也使得電纜隧道的防火和消防問題更加突出。電力電纜隧道內一旦發生火災，會蔓延迅速對電氣設備造成破壞，甚至威脅人身的生命安全[1]。電纜爆炸不僅會導致火災和停電，還會造成更加嚴重的后果，維修起來難度很大。因此，對城市電力電纜隧道的防火加以重視，提高消防意識，采取全面的防火措施十分必要。

一、電力電纜隧道的特點

（一）優點

1.電纜隧道具有更強的線路輸送能力

電纜敷設的直埋和排管等形式是向土壤直接散熱，而電纜隧道的內部是呈敞開式的空間，其散熱的形式是向空氣直接散熱。空氣與土壤相比較而言，空氣的熱阻要小得多，所以同等情況下，電纜隧道的電力輸送容量與電纜直埋和排管敷設的輸送容量相比要大得多，輸送能力更強。

2.有效節約土地資源

隨著城市人口的逐漸增多，城市發展腳步的加快，城市的土地資源日趨緊張。土地資源包括地上土地資源和地下土地資源。隨著地下土地資源的不斷開發利用，地下土地資源越發珍貴。電纜隧道通過占用相對較小的土地資源空間，在其中布置多回路的電纜線路實現城市的供電，即使日后電纜線路繼續增加和發展，也依然有足夠的預留空間，完全避免了重復建設所帶來的人力、物力、財力的消耗，有效節約土地的資源。

（二）缺點

1.火災危害大

在電纜隧道內如果發生火災，會產生濃煙，同時溫度較高，對電力設備直接造成破壞。電纜是以塑料或者橡膠作為絕緣材料，起火燃燒造成空氣中的氧氣含量迅速降低，嚴重的會造成人員傷亡。電纜隧道內纜線布置密集，如果發生火災，會使多條線路受到影響，很容易造成大范圍的停電事故。如果隧道內有多回220kV及以上的電纜敷設，火災會對整個電網系統的運行造成影響。

2.滅火難度大

隧道內空間狹長，火災蔓延迅速，而且隧道出入口較少，消防人員不能直接對著火部位進行滅火，為火災的撲救造成困難。在電纜隧道內纜線布置密集，發生火災時需要將全部的電纜電源切斷，否則消防員在滅火過程中容易發生觸電的危險。

二、城市電力電纜隧道火災發生的主要原因

（一）內部原因

電纜隧道內的電纜接頭質量不符合要求、壓接頭不牢固、過大的電阻等原因，纜線在長期的輸送運行中電纜頭溫度過高將絕緣燒穿引發火災。電纜發生接地或者短路的故障，短路電流引起電纜燃燒發生火災[2]。另外電纜長期的超負荷運行，過熱和受潮都會影響絕緣層的性能和壽命，電纜發生短路引起火災。

（二）外部原因

電纜在敷設施工的過程中，因機械損傷造成氣隙的存在。當電纜投入使用之后常發生局部的放電。電弧會造成電纜上產生裂紋而發生短路，引起火災的發生。電纜在敷設施工時，焊接產生飛濺的火花，很容易引發電纜起火。電纜隧道向其它建筑物得溝口封堵質量不良，一旦外部發生火災很容易向隧道內侵入并蔓延燃燒，引起隧道內火災。此外，小動物對纜線的噬咬破壞也會造成電纜隧道發生火災。

三、電力電纜隧道的防火措施

（一）防火分區的劃分

當隧道內發生火災，劃分防火分區有利于人的疏散，而且電纜隧道的防火分區通常是利用防火墻來進行劃分，這有效降低某一分區的火災對其它區域的影響，減少其它分區的損失。從實驗數據來看，在濃煙環境下，人低頭掩鼻能夠通行約30m的距離[3]。因此如果條件允許，在電纜隧道能可以間隔約70m做一個防火分區。除通向主控室、廠區圍墻或長距離隧道按通風區段分隔的阻火墻部位應設防火門外，有防止竄燃措施時可不設防火門。本文提出的防火措施認為，為安全起見，可在每個防火分區都加設防火門，正常情況下防火門呈開放狀態以起到通風的作用，一旦發生火災，火災探測器發出警報的同時防火門自動關閉起到在分區內控制火災的作用。城市電力電纜隧道防火分區應該在一百米以內為宜。

（二）用封、堵、涂、隔、包等措施

在電力電纜隧道的纜線上刷涂防火涂料，在每個防火門和防火分區的區段兩段六米的區域內的電纜進行防火涂料的涂刷。在有火災隱患的部位兩端六米以內的區域的電纜和電纜敷設密集區域的電纜全部進行防火涂料的涂刷，并采用封、堵、隔、包等多種方式加強防火的效果。采用這些方法的主要目的在于如果某一跟電纜著火不會向其他電纜延燃，除了分區設置防火墻外在電力電纜和控制電纜之間還應該假設防火隔板。防火封堵必須要有一定的厚度，做到真正的嚴密。尤其在電纜密集的區域，可采用軟堵料進行嚴密的封堵，對電纜進行日常維護后，一定要將破壞的地方重新封堵好。封堵材料的厚度要根據電纜的密度的增加而增加。

（三）采用阻燃電纜或者耐火電纜

阻燃電纜的外護套有高燃點的特性，在一定時間內，能夠對著火的電纜加以保護，使其主絕緣不受損壞，從而達到控制著火范圍的目的。但是阻燃電纜只能作為防火的一種輔助的措施，不能因為使用阻燃電纜而對防火措施加以省略。耐火電纜通常用于重要回路，它能夠在一定的時間內保護回路處于通電的狀態。

（四）建立良好的運行環境

電纜隧道得運行應該具有良好的運行環境，溫、濕度適宜，而且通風良好，這是電纜隧道持續穩定運行的基礎。因此，電纜隧道應該設置有良好的排水設施進行有效的排水，內部時刻保持干燥的狀態，防止積水、有腐蝕性或者可燃性的液體進入到隧道內部。電纜在輸送運行的過程中會產生熱量，散熱不好的隧道空間，會因隧道內運行環境溫度的升高造成電纜輸送流量的降低，因此，保證隧道的通風非常重要。電纜隧道內部必須配置有通風系統，可將隧道根據風速和噪聲的限制要求進行通風分區的劃分。隧道內一旦有火災發生，風機停止工作并關閉排煙閥，從而使著火分區因為缺氧而停止繼續燃燒，達到滅火的目的，減少火災帶來的損失。

（五）加強電纜頭制作的質量控制

在電纜爆炸和火災的事故中，有大約70%的事故原因是因為電纜頭發生故障而引起的，可見電纜頭制作的質量控制對于電纜防火有多么的重要。電纜頭的使用壽命必須等同或者長于電纜本身的使用壽命。電纜接頭的絕緣性能和額定電壓等級必須等于或者高于電纜本身的絕緣性能和額定電壓等級[4]。絕緣墊間的耐壓值要等于或者高于電纜護層絕緣性能的兩倍。電纜頭兩側的感溫光纜檢測到電纜溫度異常時直接將排風扇啟動以起到通風散熱的目的。如果發生火災，感溫光纜檢測到火災信號會自動關閉防火門和排風扇的開關。

四、電力電纜隧道的消防設計

（一）電纜的選擇使用

電網敷設使用的電纜普遍使用的是交聯電纜和充油電纜。充油電纜是在電纜絕緣內部充入絕緣油，為了防止絕緣內部有氣隙存在，利用供油設備對絕緣內部施加一定的壓力，達到減小絕緣厚度和外直徑而且電容量大的目的。充油電纜常用與高電壓的電網敷設中。交聯電纜疏于固態絕緣，采用的絕緣材料為聚乙烯樹脂，在常溫條件下具有極佳的電性能。此種絕緣材料通過輻射等方法使其分子結構發生改變，轉變為網狀立體結構，從而使其高溫條件下也具有良好的電性能。

在防火性能方面，充油電纜中使用的絕緣油是具有可燃性的，如果電纜在運行過程中發生漏油必須及時處理，否則會引起火災。交聯電纜的防火性能想比較充油電纜要好些，但是隨著交聯電纜技術的不斷深入的研究和開發，交聯電纜的性能必將不斷完善和提高。從目前的應用來看交聯電纜的應用比較普遍。

（二）電纜附件

電纜附件主要包括電纜終端接頭和中間接頭，是用以保證電纜線路與電力系統其它部分的電氣連接，并保持絕緣至連接點的裝置。電纜附件中以電纜接頭最為重要，分為繞包型和預支型。在安裝方面二者相比較而言，預制型接頭操作更為簡單，無論是安裝還是后續的維護都要方便很多，接頭故障發生率相對較低。

（三）電纜保護配置方式

1.110kV電纜保護

當電纜線路中的聯絡線發生全線故障時，縱聯主保護和后備保護1段將立刻執行故障切除，動作執行時間在100ms以內，如果沒發生保護動作，后備保護2段會接下來快速執行故障切除，動作執行時間在500ms以內。如果終端線發生全線故障，線路保護1段將立刻執行故障切除，動作執行時間在100ms以內。如果沒發生保護動作，后備保護2段會接下來執行故障切除，動作執行時間在500ms以內。

2.220kV電纜保護

當電纜線路中的聯絡線發生全線故障時，縱聯主保護和距離保護1段會執行故障切除，時間在20ms至100ms之間。如果斷路器沒有動作執行，斷路器失靈保護將執行切除所有斷路器的動作。當終端線發生全線故障時，線路保護將執行故障切除，時間在100ms以內，如果斷路器沒有動作執行，則斷路器失靈保護將在500ms的時間內執行切除所有斷路器的作用。

（四）電纜溫度監測系統

在電力電纜隧道中使用的電纜溫度監測系統應用最普遍的是分布式光纖溫度傳感系統。該系統以測到得電纜表面溫度作為基本條件來進行電纜導體的溫度和載流量的數據的推算。經過實際應用的檢驗，該系統的計算結果基本符合實際的情況。在電纜隧道中應用該監測系統，能夠對電纜的運行狀態進行實時的動態監測，對電纜運載負荷的優化十分有利，能夠充分的對電力資源加以利用。當電纜負荷超出其承載的范圍時，能夠通過監控系統獲知并進行負荷的調整，以糾正電纜運行中的不正常狀態，從而避免了因負荷過大導致的纜線過熱引起的火災。

（五）溫度自動報警系統

電力電纜隧道內設置溫度自動監測報警與控制系統，能夠對火災起到預警、報警和控制的作用。隧道內的電纜在燃燒之前，首先溫度會很高，達到燃點溫度才會開始燃燒，并且電纜會有煙或者有毒氣體產生。溫度自動報警系統會在電纜溫度達到燃點之前就會發出警報，提醒工作人員及時快速的消除火災隱患，達到預防火災的目的。

（六）外部環境的控制

電纜隧道的消防設計必須綜合供電系統和通風、排水、照明等系統。同時對低壓弱電光纜還要采取必要的保護措施，畢竟弱電光纜的材質和保護措施相較于高壓光纜而言要差得多，一旦在弱電光纜處發生火災，很可能會引起隧道內的高壓電纜的火災。在電纜隧道內應將弱電和控制電纜獨立分隔。很多電纜隧道內的火災是由于隧道外部的火情蔓延而引起的，必須重視電纜與外部設備連接處的防火處理，防火封堵能有效地阻止電纜火災竄延孔洞向臨室蔓延。

（七）出入口的控制

電力電纜隧道設置的專用通道為了滿足隧道內通風和線路維護的需要，通常在隧道為一定距離的地方會專門設置有工作井，對出入口應該建立的專項的管理制度。如果條件允許，可采用監測攝像設備進行出入口進行實時監控。同時隧道口還應該有專門的設施防止蛇、鼠等小動物進入破壞電纜的絕緣。

五、結束語

本文提出的電纜隧道的防火措施，對電纜隧道常見的由于電纜本身和外部原因導致的火災具有有效的預防效果，從技術手段上保證了電纜隧道的安全運行。電纜隧道在運行過程中，溫度與火災關系最密切。接頭處是電纜線路中的最薄弱環節。在電纜隧道的建設過程中，將高低壓電纜分別獨立隔開，控制外部火災向隧道內的侵入，保持隧道內的通風散熱，做好接頭處的處理工作，配置溫度監測報警裝置實時監測線路的狀態，都是防火和消防的有效措施。我國現今在城市電力電纜隧道的設計方面還處于探索的階段，現行的設計規范在城市電力電纜隧道防火和消防的設計方面還有待進一步的完善。因此，在城市電力電纜隧道防火和消防設計上應把握住電纜隧道的特點，合理、安全、經濟地進行防火和消防設計。

參考文獻：

[1]周鑫.隧道火災預防與撲救 消防工作的新課題[J].法制與社會，2009（08）：13-14.

[2]王嘩.隧道消防--歐洲對隧道突發事件的對策[J].消防技術與產品信息，2008（02）：71-73.

[3]任偉東，崔利斌，高利軍.熱電廠電纜隧道消防安全設計[J].大眾用電，2009（04）：39-40.

[4]周想，郭志清.對城市道路隧道消防系統設施配置的探討[J].地下工程與隧道，2008（01）：46-49+61.

[作者簡介]陳鵬（1981-），男，福建惠安人，泉州市消防支隊，防火監督處副處長，工學學士，從事防火監督管理研究。