鐵路客運站配電線路的防火設計

摘要：鐵路客運站作為人員密集場所，其配電系統安全直接關系到旅客生命財產安全和運輸秩序穩定。系統分析了鐵路客運站配電線路的火災風險成因，結合《建筑設計防火規范》和《供配電系統設計規范》等技術標準，從線路敷設、材料選型、防火分隔、監測預警四個維度提出防火設計優化方案。通過某高鐵樞紐站消防配電改造工程實例驗證，采取綜合防護措施可使電氣火災隱患顯著降低，為行業提供可復用的技術參考。

關鍵詞：鐵路客運站；配電線路；防火設計；阻燃電纜；智能監測

近年來，高鐵網絡快速擴張，客運站規模持續擴大，鐵路客運站電氣火災事故時有發生。據國家消防救援局數據統計，2024年全國消防救援隊伍共接報火災90.8萬起，其中，因電氣引發的火災29.3萬起，占比32.3%[1]。鐵路客運站電氣火災的原因主要源于配電柜過熱、電纜絕緣老化、線路短路等。鐵路客運站具有特殊的環境特點，如人流密度＞5人/m2、高峰期負荷波動大等。同時，站房內存在大量管線交叉，傳統防火隔離難以實施；大功率照明、安檢設備等容易導致局部升溫異常，而消防負荷需要保證90min不間斷供電，這些因素都對配電線路防火設計提出了更高要求。

1 鐵路客運站配電系統火災風險分析

鐵路客運站的配電系統一般采用三級供配電結構（總配電箱-分配電箱-開關箱）。這種供配電結構通過分層設計，實現了電能的逐級分配和精細管理，有助于提高供電穩定性。但由于配電系統中包含了大量的電路元件和連接線路，也存在一定的火災風險，這些風險點多位于設備連接處、電纜密集區和應急電源切換等位置。

1.1" 電纜密集區火災風險

在鐵路站房配電系統中，電纜密集區多回路并列敷設致使橋架內散熱條件惡化，將增加火災事故的發生風險。電纜溫度超標會加速絕緣材料老化并引發短路電弧，可能引燃周邊可燃物。現有工程常忽視防火隔離設計，缺乏阻燃防護層，火勢易通過橋架或金屬構件快速蔓延。在封閉的電纜溝、豎井等空間內，高溫煙氣與有毒氣體迅速累積，嚴重威脅人員逃生和滅火救援效率[2]。

1.2" 設備連接處火災風險

設備連接點處于相對潮濕的環境下，接頭材料（銅/鋁）容易發生氧化反應，在接頭表層生成絕緣膜，使得接觸電阻增大。進而導致接觸點的熱量聚積而難以快速散發，致使接頭損壞[3]。加上，日常檢修不及時、維護不系統，設備連接處的火災隱患不能及時排除，從而增大了風險。

1.3" 應急電源切換點火災風險

該風險主要是由主備電源切換裝置故障，以及日常對應急電源的管理不到位造成的。主備電源切換裝置需要實現順暢切換才能保證穩定工作，如果日常維護檢修不及時，設備存在元器件損壞、老化，就會影響其功能，導致無法自動切換電源。消防設備尤其是聯動響應設備不能正常工作，從而埋下火災風險。

2 配電線路防火設計關鍵技術

2.1" 電氣線路防火分隔技術

為有效應對電氣火災發生時的火情蔓延，降低火災損失和撲救難度，需要采用適當的防火分隔技術，主要分為水平分割和垂直分割兩種。水平分隔即對同一層面進行分區阻隔，目的是防止火災在短時間內的橫向擴散，垂直分割則主要對配電豎井和豎向管道進行防火隔斷，可以阻止和減緩火勢、濃煙的上升。對于鐵路客運站而言，需按照標準要求，水平防火隔板的耐火極限不得小于1.5h，墻體孔洞要采用防火材料進行封堵，防火涂料涂層的厚度應≥1mm且耐火等級為A級[4]。對于豎向布置的電纜套管需要進行垂直分隔，垂直方向的混凝土樓板厚度不小于400mm，以此提高線路安全。

2.2" 電纜材料選型標準

為減少火災傳播的可能性，需要選用具有阻燃或耐火性能的電纜，具體根據線路敷設環境和實際條件進行選型。阻燃電纜需符合GB/T19666—2019《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》，一般區域選用不低于B1級的阻燃電纜，高風險區域如機房、配電室應選用V-0級或A級。常見阻燃材料包括XLPE、低煙無鹵和礦物絕緣電纜。對于消防設備供電和應急照明等關鍵線路，需選用高耐火電纜，如氧化鎂礦物絕緣電纜，依據《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》標準，確保火災時線路完整，持續供電。鐵路客運站應根據實際情況，合理選用電纜材料，確保配電系統安全穩定。鐵路客運站配電線路材料見表1。

2.3" 智能監測預警系統

為了實時掌握電氣安全狀態，有效防控電氣火災。在配電線路設計和敷設完成后，還可以借助智能監測設備進行異常監測。重點監測項目包括溫度監測和氣體監測。溫度監測，可以通過在電氣線路的關鍵部位布置紅外熱成像傳感器，實時監測線路溫度。傳感器的精度偏差不超過±0.5℃，報警閾值設定為60℃，當溫度超過報警閾值時，傳感器發出預警信號。也可以采用分布式光纖測溫技術（空間分辨率1m，溫度漂移＜0.1℃/年），該技術能夠實時監測長距離電氣線路的溫度分布情況，及時發現并定位過熱點，為火災預警提供準確依據。氣體監測，通過在線路的關鍵節點安裝電化學式一氧化碳探測器，同時配合煙霧顆粒物傳感器（靈敏度0.1mg/m3），實時監測線路周圍空氣中的一氧化碳濃度和電氣線路周圍空氣中煙霧顆粒物濃度，當濃度超過安全閾值時，探測器自動發出預警信號。

3 關鍵節點施工工藝

3.1" 電纜敷設工藝控制

1）彎曲半徑要求。①多芯電纜彎曲半徑≥6倍外徑（單芯電纜≥10倍外徑），且彎曲處不得出現壓扁、斷裂等缺陷。②轉角處增設導向支架間距宜≤2m，支架應采用鍍鋅鋼板制作（厚度≥2mm），轉角角度＞90°時應設置雙支架加強固定。③電纜井道內敷設時，彎曲半徑應額外預留10%裕量。

2）固定間距規范。①水平敷設每隔1.5m設置防滑卡（不銹鋼材質，承載力≥50kg）。②垂直敷設每2m加裝電纜吊架（熱鍍鋅處理，垂直偏差≤2mm）。③需加密固定的位置，接頭處上下各0.5m內，與設備連接處前后各0.3m，穿過防火隔板/樓板處。

3.2" 接頭處理技術

1）壓接工藝。壓接前先進行導體表面處理，一般使用200#砂紙打磨至St2級清潔度；然后進行應力錐處理，采用專用刀具削切坡度45°。壓接使用六角模具液壓鉗（輸出壓力≥30MPa），95mm2以下壓接3次，120mm2以上壓接5次；壓接后采用“兩壓痕十字交叉”檢測法，確保接頭電阻測試值≤導體電阻的1.2倍。

2）絕緣處理。絕緣采用熱縮管三層防護。第一層為半導電應力疏散帶（收縮率≥80%）；第二層為交聯聚乙烯絕緣帶（厚度≥1.2mm）；第三層為輻照交聯熱縮管（縱向收縮率≥75%，橫向收縮率≤20%）。完成三層防護后，在溫度（20±5）℃、相對濕度≤80%的環境條件，使用2500V兆歐表進行絕緣電阻測試，測試值≥150MΩ/km視為合格。

3.3" 應急電源聯動設計

1）ATS切換試驗。每月進行主備電源自動切換測試，切換時間應≤1.5s（含檢測時間），切換過程的負載電壓波動≤±3%。設置機械式手動切換裝置作為備用，儲能電池容量按1.2倍消防負荷計算，儲能回路獨立接地（接地電阻＜4Ω）。

2）EPS性能驗證。為驗證EPS的性能需要進行多方面測試。第一，通過放電測試來檢測EPS的續航能力。測試在滿負荷條件下進行，測試時間不少于90min，測試期間的單體電池溫度控制在45℃以下。第二，在0.5C放電倍率下再測試其容量，需要注意，應保證放電末期，鉛酸電池的單體電壓≥1.8V，鋰電池單體電壓≥1.05V；放電過程中的電壓波動不得超過±5%。第三，測試電壓穩定性，測試結果要確保在輸入電壓正常波動范圍內（±15%），EPS的輸出電壓波動保持相對穩定（波動在±5%內）。基于此，可設計使用三級濾波電路，將紋波系數調控在0.5%以內，確保電壓穩定[5]。

4 工程實例驗證

4.1" 項目概況

某新建高鐵樞紐站，建筑面積為86000m2，日發送旅客量高達12萬人次。作為交通樞紐的重要組成部分，該站的配電系統存在一些安全隱患：①站臺層的電纜橋架未設置防火分隔，存在火災蔓延的風險。②照明回路采用普通PVC電纜，不具備耐高溫、阻燃等特性，一旦發生火災，將迅速蔓延。③缺乏智能監測系統，無法實時掌握配電系統的運行狀態，存在潛在的安全隱患。

4.2" 改造方案實施

針對上述問題，制定以下改造方案，并逐一實施。

1）防火分隔措施。①在候車區電纜橋架的分區邊界、垂直提升段等關鍵節點，采用機械固定方式，加裝厚度為5mm的304不銹鋼防火隔板。隔板安裝時預留一定的膨脹間隙，以適應電纜熱脹冷縮的需求；在隔板接縫處使用防火泥或防火膠進行密封處理，以增強防火能力。②站臺電纜溝內敷設額定電壓為0.6/1kV、耐受溫度250℃的硅橡膠耐火電纜，施工時嚴格按照《建筑電氣工程施工質量驗收規范》的要求進行敷設，確保電纜間距合理、綁扎牢固。在電纜溝的進出口處以及穿越墻體的位置，使用無機防火涂料或防火模塊進行封堵，形成完整的防火屏障。

2）智能監測部署。①根據站內配電系統的布局特點，在主配電室、候車區配電柜、站臺層配電箱等位置，安裝320個高靈敏度的紅外熱像儀（測溫范圍-20～400℃），實時監測配電柜的溫度變化，及時發現并處理潛在的過熱問題。②建立物聯網管理平臺，該平臺為三層結構（感知層、傳輸層、應用層），以1Hz的頻率采集配電線路的電壓、電流、溫度、濕度等關鍵參數，確保數據的實時性和準確性。

4.3" 效果評估

經過重新設計并改造升級后，該高鐵樞紐站的配電系統性能得到了顯著提升，具體效果見表2。

從上述數據可以看出，改造后的配電系統電纜故障率顯著降低，應急電源切換時間大幅縮短，火災隱患點數量大幅減少。這些變化不僅提升了高鐵樞紐站的安全性能，還為旅客提供了更加舒適、便捷的出行環境。同時，智能監測系統的部署為后續的運維管理提供了有力的數據支持，降低了運維成本，提高了運維效率。

5 結束語

鐵路客運站配電線路防火設計需遵循“本質安全+主動防御”原則。應優先選用阻燃電纜和防火構造材料，嚴格把控施工工藝質量，特別是接頭處理和彎曲半徑控制，還要建立智能化監測預警系統，以實現早期火災特征識別。

參考文獻

[1]新京報.2024年全國消防救援隊伍共接報火災90.8萬起[EB/OL].https：//www.163.com/dy/article/JMM3INUS0512D3VJ.html

[2]谷奕舡.建筑消防設施供配電線路防火設計的優化研究[J].中國設備工程，2024（18）：103-104.

[3]張起瑞.建筑電氣設計中的消防配電設計方案研究[J].城市建筑空間，2022，29（S1）：89-90.

[4]李寶宗.既有鐵路站房擴大防火分區的研究與應用[J].建筑安全，2025，40（1）：19-23.

[5]崔勝濤，高延峰.鐵路四電房屋電氣火災預警與抑制技術研究[J].今日消防，2024，9（4）：111-113+116.