民用建筑電氣線路防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探摘要文章從造成電氣火災(zāi)的重要線路著手，詳細(xì)闡述了民用建筑配變電系統(tǒng)中電氣線路的防火設(shè)計(jì)選型、配電線路敷設(shè)的防火蔓延措施和配電線路的電氣防火保護(hù)，力圖從電氣火災(zāi)的源頭線路防止火災(zāi)的發(fā)生。關(guān)鍵詞電纜母線槽防火設(shè)計(jì)據(jù)全國火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)分析，因電氣線路著火造成的火災(zāi)事故在其中占有很大的比例。電氣線路故障引起火災(zāi)的過程如下：電線、電纜局部著火后，火勢(shì)迅速蔓延，同時(shí)產(chǎn)生大量的有毒的煙氣，對(duì)人體構(gòu)成威脅，致使消防人員不能靠近火場(chǎng)及時(shí)撲救。同時(shí)，線路絕緣膠皮燃燒產(chǎn)生的氯化氨與空氣中的水分相結(jié)合，化合成稀鹽酸附著在電氣設(shè)備、儀器裝置上生成導(dǎo)電薄膜，嚴(yán)重降低了機(jī)電設(shè)備和一、二項(xiàng)接線回路的絕緣性能，直接影響機(jī)電設(shè)備和發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行并縮短其壽命。因此為防止電纜引起火災(zāi)和盡量減少氯化氫等有毒氣體的產(chǎn)生，迫切需要國內(nèi)有關(guān)部門重視電氣線路防火的管理、監(jiān)督和科研工作，并采取有效的預(yù)防措施減少電氣線路火災(zāi)的發(fā)生率。1.電纜、電線及母線槽的防火設(shè)i,-I-選型任何民用建筑和內(nèi)部裝修本身的不燃化是有局限性的，而電能分布在民用建筑物內(nèi)、外各個(gè)部分。盡管消防部門年年都強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)防火管理，注意用電安全，但任何完善的防火管理都不可能使電氣引發(fā)火災(zāi)的幾率為零。電氣火災(zāi)的危害案例最多的還是線路，如電纜、電線(包括母線槽)等配電線路。近年來，因電纜、電線、母線槽著火延燃釀成的重大火災(zāi)，國內(nèi)外時(shí)有發(fā)生，已引起人們的深切關(guān)注。民用建筑物特別是高層、超高層民用建筑，除認(rèn)真考慮建筑物及裝修材料的不燃化外，電氣設(shè)備、配電線路所采用的各類電纜、電線、母線槽更需要采取阻燃化、難燃化和不燃化的措施。1.1阻燃型電纜、電線具有阻燃性能的PVC絕緣和護(hù)套電纜、電線，耐溫有70、90、105之分，阻燃特性氧指數(shù)為32級(jí)以上。阻燃型電纜、電線不易著火或是著火后不延燃，離開火源可以自熄。但用阻燃材料作導(dǎo)體的絕緣有一定的局限性，它僅適用于有阻燃要求的場(chǎng)所。耐溫105絕緣導(dǎo)線也稱作耐熱線，用于溫度較高的場(chǎng)所。日本JISK7201標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了按測(cè)得的氧指數(shù)對(duì)材料難燃性進(jìn)行判定的等級(jí)：材料難燃性進(jìn)行判定表難燃級(jí)別一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)五級(jí)材料氧指數(shù)>30273024272124輸電流大，能很方便地通過母線槽插接式開關(guān)箱引出電源分支線；選材優(yōu)良、設(shè)計(jì)精致，具有較高的電氣及機(jī)械性能，外殼接地好，安全可靠。因此，在國內(nèi)外高層與超高層民用建筑的低壓配電干線中廣泛采用。密集型母線槽，不如空氣式母線槽插接孔引出分支回路隨意性強(qiáng)，但防火性能好。密集型母線槽的敷設(shè)必須現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，安裝線槽的長(zhǎng)度精確度要求較高，母線槽的插接式開關(guān)箱高度也應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)確定。密集型母線槽的分類如下：(1)普通密集型母線槽：采用國內(nèi)名牌熱縮套管，精細(xì)加工組裝，絕緣性能可靠，壽命可達(dá)20年，免維護(hù)。但不阻燃，該母線槽可作為普通多層民用建筑的大負(fù)荷機(jī)電設(shè)備的配電干線；(2)阻燃密集型母線槽：銅母排上采用聚四氟乙烯薄膜纏繞3層，工頻耐壓可達(dá)3750V。母排纏繞后，采用進(jìn)口PayChem或國產(chǎn)名牌熱收縮套管作為護(hù)套，在各相母線間采用阻燃絕緣薄板隔離，氧指數(shù)32級(jí)以上，達(dá)到母線槽的電氣和阻燃性能；(3)耐火母線槽：設(shè)有特殊耐火性能的纏包云母帶(或絕緣性能高且不燃的特殊的環(huán)氧樹脂粉噴涂在母排上)，附件為耐火的絕緣件。在母線連接頭、插接箱、母線槽殼體等部位經(jīng)特殊設(shè)計(jì)加工，具有符合耐火標(biāo)準(zhǔn)的耐火性能。消防泵、消防電梯、應(yīng)急發(fā)電機(jī)等低壓配電干線應(yīng)選用耐火型密集母線槽，保證在火災(zāi)時(shí)電源的供應(yīng)，以利于火災(zāi)的撲救。2.配電線路敷設(shè)的防火蔓延措施就防火而言，進(jìn)入建筑中的中壓10kV電力電纜、進(jìn)人民用建筑物內(nèi)電纜的敷設(shè)應(yīng)采用金屬鋼管和金屬封閉式線槽保護(hù)，但金屬鋼管和金屬封閉式線槽無論是在電氣豎井內(nèi)還是在其他部位明敷設(shè)均應(yīng)刷防火漆保護(hù)。10kV電纜從建筑物進(jìn)戶處至中壓配電柜以及由中壓配電柜至電力變壓器，線路雖不長(zhǎng)，但電力電纜也應(yīng)按防火要求敷設(shè)和防護(hù)。為防止低壓配電線路電氣火災(zāi)，除盡量減少線路的短路、過載和接地故障外，還需在低壓配電線路發(fā)生火災(zāi)能有效地限制火勢(shì)沿配電線路的路徑蔓延。(1)高層、超高層民用建筑的電氣豎井較長(zhǎng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，豎井則成為通風(fēng)道，會(huì)產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。因此要妥善處理每層配電及弱電豎井的地面，將各種電氣線路孔洞的空隙，采用與建筑構(gòu)件具有相同耐火等級(jí)的材料堵塞嚴(yán)實(shí)，形成樓層豎井間的防火密封隔離。電纜在樓層間穿通時(shí)，穿板套管兩端管口空隙也應(yīng)作封閉隔離。強(qiáng)、弱電豎井的地面應(yīng)高出同層地面高度50100mm，以防止水進(jìn)入豎井造成強(qiáng)、弱電線路二次災(zāi)害。尤其在有火情時(shí)，確保火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的配電和信息系統(tǒng)的暢通非常必要。自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置電氣豎井，貫徹“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的方針也是重要舉措之一。電纜橋架、母線槽、金屬管等配電線路干線安裝位置，應(yīng)盡量避開可能受到噴淋裝置直接噴淋的部位；(2)關(guān)于貫穿耐火墻的配電線路，應(yīng)按防火分區(qū)的要求認(rèn)真考慮，特別是易燃絕緣材料的配電線路，選用電纜橋架、母線槽等貫穿耐火墻時(shí)，應(yīng)采用按相同燃燒等級(jí)的材料將孔洞堵塞嚴(yán)密。隔墻兩側(cè)貫穿的電纜橋架均應(yīng)鋪細(xì)砂，長(zhǎng)度距墻一般為lm。以免火勢(shì)從一個(gè)防火分區(qū)，經(jīng)線路通道竄人另一個(gè)防火分區(qū)的線路通道而擴(kuò)大火勢(shì)；(3)配電線路選用易燃絕緣材料的電纜時(shí)，應(yīng)將易燃線路完全封閉在耐火的電線槽內(nèi)，外殼應(yīng)刷防火涂料；(4)電纜、電線的套管(G25以下除外)，管口兩端均應(yīng)采用與周圍相同耐火等級(jí)的材料堵塞：(5)在橋架上敷設(shè)電纜不是在橋架內(nèi)分支，而應(yīng)在橋架外檐附加的分線盒內(nèi)分支。電氣線路敷設(shè)及電纜溝在進(jìn)入建筑物處應(yīng)設(shè)防火墻；電纜隧道進(jìn)入建筑物及配變電所應(yīng)設(shè)有帶防火門(帶鎖)的防火墻，電纜穿墻保護(hù)管兩端應(yīng)采用難燃材料封堵。對(duì)用易燃絕緣材料防護(hù)的導(dǎo)體的電氣線路，應(yīng)要求隔離和封閉外，并盡量縮短線路的長(zhǎng)度。具有防火隔離的不同線路通道間的線路也應(yīng)防止相互串通，避免火勢(shì)從一線路通道竄人另一線路通道，擴(kuò)大火災(zāi)的范圍。在室內(nèi)的電纜橋架布線，其電纜不應(yīng)有黃麻或其他易燃材料的外護(hù)套。消防配電線路采用暗敷設(shè)時(shí)，應(yīng)敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，且保護(hù)層厚度不宜小于30mm。當(dāng)采用明敷設(shè)時(shí)，采用金屬管或金屬線槽上刷防火涂料保護(hù)，因?yàn)榻饘俟芎徒饘俨郾旧聿⒉痪邆浞阑鹦阅?。?dāng)采用絕緣和護(hù)套為不延燃材料的電纜時(shí)，在豎井內(nèi)可不穿金屬管、金屬線槽保護(hù)，但線路穿過豎井地板時(shí)，必須穿過板管、槽保護(hù)，上、下兩端管、槽口空隙同樣應(yīng)作密封隔密。3.配電線路的電氣防火保護(hù)配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備由于絕緣老化、損壞或其他原因，可能發(fā)生各種故障和不正常的工作狀態(tài)。其中最常見的是短路故障(包括接地故障)及線路的長(zhǎng)期過載。當(dāng)電氣線路發(fā)生故障時(shí)，必須迅速切除故障，縮小故障的時(shí)間和范圍，以降低電氣線路火災(zāi)幾率。31配電線路應(yīng)設(shè)過負(fù)荷保護(hù)電氣線路短時(shí)過載是不正常的，但如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不長(zhǎng)，不會(huì)超過母線槽、電纜、電線的允許溫升，也不會(huì)對(duì)線路造成損害。輕微的過負(fù)荷時(shí)間較長(zhǎng)，也將對(duì)線路的絕緣、接頭、端子造成損害。導(dǎo)體的絕緣長(zhǎng)期過負(fù)荷，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間超過允許溫升，導(dǎo)體絕緣將會(huì)加速老化，縮短絕緣導(dǎo)體的使用壽命。嚴(yán)重過負(fù)載，例如100過負(fù)載時(shí)，會(huì)使絕緣在短時(shí)間內(nèi)軟化變形，介質(zhì)損耗增大，耐壓水平降低，導(dǎo)致電氣線路短路，引起火。過負(fù)載保護(hù)的目的也在于防止短路和接地故障的發(fā)生。中華人民共和國強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GBG50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范第434條過負(fù)載保護(hù)電器動(dòng)作特性應(yīng)同時(shí)滿足下列條件：IbInIz12145Iz式中Ib線路計(jì)算負(fù)載電流(A)；In-一熔斷器熔體額定電流、斷路器額定電流或整定電流(A)；Iz導(dǎo)體允許持續(xù)載流量(A)；12保證保護(hù)電器可靠動(dòng)作的電流(A)。當(dāng)保護(hù)電器為低壓斷路器時(shí)，12為約定時(shí)間內(nèi)的約定動(dòng)作電流；為熔斷器時(shí)，12為約定時(shí)間內(nèi)的經(jīng)定熔斷電流。32配電線路應(yīng)設(shè)短路保護(hù)配電線路不僅要考慮正常運(yùn)行情況，而且要考慮發(fā)生故障時(shí)的非正常運(yùn)行狀態(tài)，尤其是短路故障，即配電線路中不同相或相與中性線的絕緣導(dǎo)體，直接金屬性連接或經(jīng)過小阻抗連接在一起。配電線路短路時(shí)，如果不在短路電流對(duì)導(dǎo)體和連接件產(chǎn)生熱作用和機(jī)械作用造成危害之前切斷短路電流，那么短路電流會(huì)迅速使電氣線路的絕緣軟化甚至燃燒。其導(dǎo)體、電流、電火花的高溫，也會(huì)引燃近旁易燃物質(zhì)。因此線路的電流側(cè)都裝有熔斷器或低壓斷路器等保護(hù)電器，正是為了在短路時(shí)能迅速切斷線路的電源，避免火災(zāi)的發(fā)生。配電線路采用的上、下級(jí)保護(hù)電器，其動(dòng)作除應(yīng)具有選擇性外，還要使保護(hù)電器與電氣線路的導(dǎo)線和電纜相匹配。如果保護(hù)電器整定值選得過大而不匹配，即使線路短路將絕緣燃燒，保護(hù)電器仍不會(huì)動(dòng)作。低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范第422條絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間不大于5s時(shí)，絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定應(yīng)按下式進(jìn)行校驗(yàn)：S>IK(1)其中：S絕緣導(dǎo)體的線芯截面(mm)；I短路電流有效值(均方根值A(chǔ))；t在已達(dá)到允許最高持續(xù)工作溫度的導(dǎo)體內(nèi)短路電流持續(xù)作用的時(shí)間(s)；k不同絕緣的計(jì)算系數(shù)。將(1)式變換為：$2K2I>12t(2)(1)式應(yīng)不大于短路持續(xù)時(shí)間5s，否則由于熱量傳導(dǎo)，輻射會(huì)影響溫升；另外短路持續(xù)時(shí)間也不宜小于01s，因?yàn)檫@時(shí)要計(jì)人短路電流的非周期分量對(duì)溫升的影響；(2)式已計(jì)人非周期分量。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)低壓配電線路用計(jì)算電流選用導(dǎo)體截面時(shí)應(yīng)選上限，在滿足性能價(jià)格比的情況下，可放大13級(jí)，以利于515年線路上的用電規(guī)劃，更利于防止電氣線路過負(fù)荷的發(fā)生，并相應(yīng)地延長(zhǎng)了線路的使用壽命。4.結(jié)束語前我國民用建筑電氣線路火災(zāi)防范的理論與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家有不小的差距，問題也較多，應(yīng)積極向經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家和IEC標(biāo)準(zhǔn)靠攏，努力學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)防火理論和實(shí)踐，結(jié)合我國國情把電氣線路的火災(zāi)減少到最低程度。另外，我國大部分建筑設(shè)計(jì)及電氣設(shè)計(jì)人員不參與工程建設(shè)和最后的竣工驗(yàn)收，業(yè)主不了解設(shè)計(jì)意圖，工程二次建設(shè)或內(nèi)部裝修擅自改變?cè)こ痰碾姎饩€路設(shè)計(jì)，也是導(dǎo)致重大電氣火災(zāi)事故的重要因素之一。第 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