關于鋼廠供配電電纜隧道水消防設計的幾點思考

李 暉

（中冶賽迪電氣技術有限公司上海分公司，上海 201900）

引言

因A 鋼廠全廠供配電電纜隧道內無水消防設施，擔心存在安全隱患，委托設計院進行可研評估。A 鋼廠為投產三十多年的老廠，B 鋼廠為新建成鋼廠，兩鋼廠規模相近，且兩個鋼廠屬同一公司，管理與運維都一致。從兩個鋼廠的全廠供配電電纜隧道各方面進行對比分析。

1 A鋼、B鋼廠供配電電纜隧道現狀

1.1 A 鋼一、二期和三期工程全廠供配電電纜隧道現狀

（1）A 鋼一、二期全廠供配電工程電纜隧道長度約9 km，電纜隧道內敷設的電纜主要是A 鋼一、二期各生產單元原料廠、燒結廠、焦化廠、高爐、煉鋼廠、熱軋廠、冷軋廠的高壓電纜3～110 kV，關系到A鋼全廠安全生產。原設計是火災報警系統和隧道通風及其聯鎖，未設置滅火水系統設施。見圖1。

圖1 A鋼一、二期全廠供配電電纜隧道示意圖

（2）A 鋼一期工程全廠供配電設施（區域變電所）的消防報警是按照當時消防規程、規范設置，并由外方設計和成套供貨。未設置滅火水系統設施。A鋼一期工程于1985年投產。

（3）A 鋼二期工程所建的供配電設施（區域變電所）的消防報警是利用原有設施或新增同類消防設施，滿足消防規程、規范。未設置滅火水系統設施。A鋼二期工程于1992年投產。

（4）A 鋼三期工程所建的供配電設施（區域變電所）的消防報警和滅火水系統設施，是根據當時A鋼工廠設計統一技術規定設計的。滅火水系統是水噴淋和干管系統。A鋼三期工程于2000年投產。

A鋼全廠供配電電纜隧道中，緯三路隧道、緯四路隧道、緯一路隧道和軋鋼變區域東西向電纜隧道高均是凈空2 000 mm，這些電纜隧道總長約6 km，約占一、二期全廠供配電電纜隧道全長的66.7%。

1.2 B鋼全廠供配電電纜隧道現狀

B 鋼全廠供配電電纜隧道水消防為半固定水噴霧滅火系統。電纜隧道由防火門進行防火分區，每個防火門處設通風井，消防主管道全程沿電纜隧道并在隧道外敷設，消防分支管道從通風井進入，下到隧道內分左右流至防火分區中間部位。消防水管閥門設在通風井外。正常時，僅消防主管內有水，分支管道內沒有水。當火災報警時，由值班人員到現場確認火災后，手動打開閥門，分支管道才有水進行滅火。一個防火分區需開兩處閥門進行水噴霧滅火。

2 A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道的重要性

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道從東向西，貫穿A鋼整個廠區上半區域，連接了原料燒結變電所、焦化變電所、中央變電所、受電變電所、軋鋼變電所共5 個區域變電所。A 鋼全廠區域變電所目前共有7 個，上述已占據5 個，所以說該段電纜隧道是A 鋼的生命大動脈，一旦出問題將牽涉高爐和其它各生產單元的正常運行，重要程度不言而喻。

3 A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道增設水消防問題討論

3.1 有關規范

《鋼鐵冶金企業設計防火規范》（以下簡稱《冶規》）［1］（GB50414-2007）表8.3.1，電纜隧道應設細水霧、水噴霧等。

《冶規》第10.3.4，電纜隧道每隔70～100 m 應設防火墻和防火門進行防火分隔。當電纜隧道內設置自動滅火設施時，防火分隔的間隔長度可為150 m。

上述條文有矛盾之處，根據表8.3.1，任何情況下電纜隧道都需設滅火設施；根據第10.3.4條，電纜隧道防火分隔小于100 m，可不設滅火設施。A鋼于2009 年與規范編制單位發函進行確認，以10.3.4 的描述為準。

《鋼鐵冶金企業設計防火標準》［2］（GB50414-2018），矛盾繼續存在，按照A鋼回復函來執行。

《A 鋼鐵股份有限公司工程設計統一技術規定》（以下簡稱《A 鋼統一技術規定》）三公輔篇中第8.1.1中（2）電纜隧道≤70～100 m 設置滅火分區，宜采用固定手動水噴霧系統（采用穩壓系統）。

《水噴霧滅火系統技術規范》［3］（GB50219-2014）第5.4.3 款，水泵接合器的數量應設置在便于消防車接近的人行道或非機動車行駛地段，與室外消火栓或消防水池的距離宜為15～40 m。第5.4.3款條文解釋為，本條規定主要是為了使消防車在火災發生后能夠方便、迅速連接至消防泵接合器，以免延誤滅火，造成不必要的損失。

《A 鋼統一技術規定》三公輔篇中第8.2.2 中（1），水噴霧滅火系統的設計應符合《水噴霧滅火系統技術規范》（GB50219-2014）的規定。

A 鋼一、二期工程全廠供配電電纜隧道在建設之時，滿足當時消防規范，該段電纜隧道于2003 年再次立項改造消防設施，項目實施后，通過了消防部門驗收，滿足消防規范。如果該段電纜隧道不對消防設施進行改造，其目前的使用完全合規。

3.2 相關設計

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道內，多為3～110 kV 電纜，有少量低壓電纜。電纜隧道內的低壓動力電纜僅為隧道本身所用低壓負荷供電，如隧道內照明、防火門、通風井排風機、排水泵等。低壓動力電纜設計為全程穿管就是考慮防止火災發生。中高壓電纜都是由高壓柜上的綜合保護繼電器進行保護，專門設有單相接地故障保護，一旦電纜絕緣皮老化，引起單相接地故障，各區域變電所內高壓柜上保護會動作跳閘或報警，設備維護人員就會去查故障處理故障。電纜隧道內，最容易引發火災的就是電纜，A鋼后續新建項目中，新設計電纜全部選用阻燃電纜，在電纜隧道內每層橋架上都敷設有纜式線型感溫火災探測器，如果電纜溫度過高，感溫火災探測器的報警信號會送至各自所屬區段的火災報警系統報警。

3.3 電纜隧道管理

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道運行三十多年來，從來未發生火災。由于相關部門管理到位，按計劃進行常規巡檢、故障排查，并對3～110 kV 電纜進行定期耐壓試驗，對試驗有問題的電纜，定期檢測之后及時更換。由于上述措施，保證了全廠供配電電纜隧道運行三十多年沒有發生一次火災事故。

A 鋼三期全廠供配電電纜隧道在隧道外預留水泵接合器，當發生火災時，消防車開到水泵接合器位置，給隧道內消防水支管供水滅火。到目前為止沒有使用過。

B 鋼全廠供配電電纜隧道都采用水噴淋、干管滅火系統。電纜隧道內火報系統存在一定誤報。當火災報警器報警后，值班人員至現場確認是否有火災發生，確有火災發生的情況下，現場手動開啟雨淋閥組進行噴霧滅火。

3.4 A鋼與B鋼電纜隧道比較（見表1）

表1 A鋼與B鋼電纜隧道比較

圖2、圖3分別為A 鋼一期供配電電纜隧道斷面圖和B鋼供配電電纜隧道斷面圖。從電纜隧道斷面可以看出，如果電纜隧道內設水消防，隧道內上部空間必須給水管敷設預留出450 mm的凈空，寬度上也需根據電纜橋架設計的層數，考慮到噴頭覆蓋全部電纜來考慮，相應也需要一定空間。

圖2 A鋼一期供配電電纜隧道斷面圖

圖3 B鋼供配電電纜隧道斷面圖

對于新建項目，在設計時就按照電纜隧道內設置水消防來設計，那么，施工時的隧道開挖，以及消防水池的設置和水管的敷設等等，都是與隧道一同施工完成，隧道完成之后，安裝橋架，最后敷設電纜，電纜敷設完畢之后，再送電使用。所以對新項目設水消防是可行的。到目前為止，A 鋼和B 鋼全廠供配電電纜隧道沒有發生過火災。

對于以上A 鋼現有電纜隧道狹小的空間，如果在隧道頂部增設水管，與照明燈具相干礙，并且，大大減小了維護人員的維護通道。

3.5 電纜隧道水消防施工帶來的風險性

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道當時的設計是電纜隧道內不設水消防，故電纜隧道沿線沒有消防水池。如果該段電纜隧道考慮增設水消防時，需要在電纜隧道沿線需增設3 個消防水池，將消防水主管敷設在電纜隧道外，消防水管支管從現有通風井引入電纜隧道內，施工時從每個通風井將各段水管引入到電纜隧道內進行拼接。這樣的施工方式，對于空間狹小的通風井來說，施工難度非常大。并且，改造后，通風井作為電纜隧道唯一的人員疏散通道空間大大縮小，反而增加了火災時人員疏散逃生的不便。

進行施工安裝，水管安裝及固定水管焊接支架需要在電纜隧道內進行動火。目前，該段隧道內還有大量一期工程的110 kV 充油電纜，這些充油電纜一旦起火后果相當相當嚴重。隧道內增設水噴淋之后，會占用的電纜隧道空間，使今后更換110 kV充油電纜的施工空間減少，對更換電纜的施工造成困難。

同時電纜隧道內施工周期不會太短，1-2 個月甚至更長。電纜隧道內空間小，周圍全部是帶電運行的電纜，且全部是各個區域變電所的進線電源電纜，在電纜隧道內施工帶來的風險非常大。

如果全廠供配電電纜隧道內電纜發生火災，將直接影響A 鋼各個生產單元的供電，影響范圍非常大。

3.6 電纜隧道發生火災的可能性分析

A 鋼3～110 kV 配電系統的中性點采用經電阻接地系統。所以每個高壓饋線回路都配有單相接地故障跳閘保護，當發生單相接地故障，保護繼電器動作，切斷電源。確保電纜故障不會擴大。

高壓電纜電源端有高壓柜上的保護繼電器對電纜進行保護，當發生單相接地故障時，保護繼電器會動作跳閘或報警，會對電纜進行故障排查，問題嚴重會更換電纜。高壓電纜做定期試驗，保證高壓電纜的正常運行。保護繼電器如果故障，單相接地故障不動作不報警，事故擴大，單相接地故障發展到兩相電流短路故障，或者更甚是三相電流短路故障，保護繼電器一定快速動作，切斷電源。保護繼電器的可靠性，對于供配電系統的重要性，保護繼電器裝置本身故障也會報警。另外，保護繼電器故障不動作，事故蔓延，電纜發熱，溫度升溫到一個溫度值，隧道內電纜橋架上的感溫電纜會感受到，并對消防系統報警。如果，感溫電纜有問題，消防系統有問題，所有沒有預報。真的發生火災，電纜是阻燃電纜，電纜著火的話，電源是一定斷了，電源斷了一定會嚴重影響生產。常開防火門關閉，空氣燒完后自然滅火。如果有水消防，需要人為確認發生火災，并啟動消防泵，進行水噴霧滅火。火滅了，需要清理隧道內積水。只要發生火災，后果非常嚴重。

A 鋼全廠供配電電纜隧道如果增加水消防在電纜隧道內部進行改造施工時，發生火災的概率反而會大大增加。

4 設計建議

當初A鋼建廠時，由外方總體設計A鋼一、二期全廠供配電電纜隧道，因上世紀80年代的110 kV電纜全部是充油電纜，充油電纜對于防火要求非常高，一點點火星都不允許有，水消防對于油引發的火災，無法達到滅火的作用。于是，采用防火門隔斷，火災發生后讓火燃燒消耗掉空氣，自然滅火，這的確不失為一個好辦法。另外，充分考慮火災源，低壓動力電纜也僅僅只是電纜隧道本身需要用的照明、排風機、排水泵以及火災報警所需要的低壓動力電纜。低壓動力電纜是容易發生短路引發火災的源頭，對于低壓動力電纜的敷設方式，直接全程采用穿鋼管敷設的方式，低壓電纜就只影響自身回路，不會引起整個隧道的火災。企業在確保安全生產的前提下，需要降低成本，不僅僅降低一次投資，還必須節省運行維護的成本，最重要的，安全必須放在首位。

A 鋼全廠供配電電纜隧道建設至今運行三十多年，隨著A鋼新建、擴建、改造項目的建設，電纜隧道內的電纜逐年增加，以前單側電纜橋架已經不夠，增加為雙側橋架（其中緯三路隧道上練祁河東側和燒結變電所至原料變電室段等均改為雙側電纜橋架），使電纜隧道內空間變小，巡檢空間目前是暢通的，只是在敷設110 kV 電纜因空間小的原因施工非常困難，但也還勉強可以施工。隨著今后110 kV 充油電纜更換為干式電纜，隧道內還需要進行施工，屆時施工難度會非常大。

2003 年A 鋼一、二期電纜隧道增設防火隔離設施工程項目中，在電纜隧道與變電所交界處設置防火門和增設防火隔離設施；在隧道通風井出入口處設置防火門和增設防火隔離設施；在隧道通風井之間的主干隧道長度超過100 m 以上的，增設防火隔離設施；補充、完善、調整現有火災報警系統等改造內容。見圖4。

圖4 增設防火隔離

A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道內不宜增設水噴霧滅火系統。因為該段電纜隧道既能滿足現有規范，又能避免因施工安裝帶來的風險，現有空間同時也能滿足電氣運維人員對電纜隧道巡檢。

因此關于A 鋼全廠供配電電纜隧道消防提出“老的老辦法，新的新辦法”設計原則，具體理由如下。

A鋼一期、二期、三期工程現有的供配電設施中已十分擁擠，當改擴建時，如按現行消防規程、規范設計、配置消防設施，已沒有符合要求的合適場地。

要在已十分擁擠的A 鋼一、二期現有供配電設施中，如按現行消防規程、規范設計、改造設置消防設施，其工程量大、投資高，對安全生產有影響。

A 鋼一期至今，國內消防規程、規范在不斷修改、補充、更新，如要求現有設施符合新的規程、規范，難以實現。即使某區段可以改造、實施，但其相鄰段又確實無法實施。這樣的改造，其作用和意義不大。

對于B 鋼全廠供配電電纜隧道，因為是新建項目，從設計之初就按設水消防系統考慮，電纜隧道空間已經考慮水消防設施。由于電纜隧道是新建，先土建施工，不存在電纜隧道中帶電電纜問題。

綜上所述，采用“老的老辦法，新的新辦法”的消防設計原則，是非常有其可取之處的，也是滿足和符合國家現行消防規范的。通過對A 鋼一、二期全廠供配電電纜隧道增設消防水系統項目的分析，得出全廠供配電電纜隧道改造的設計思路，供同行參考和借鑒。