電纜防火阻燃設(shè)計(jì)技術(shù)探討

王愛梅，張 悅，張 萍

（1.山西省電力勘測設(shè)計(jì)院，山西 太原 030001；2.山西電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；3.上海電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200025）

0 引言

電纜是傳輸電能源的設(shè)備之一。一個(gè)2×600MW發(fā)電廠動力電纜約350 km、控制電纜約698 km；動力電纜的根數(shù)約2 965根，控制電纜根數(shù)約6 766根。電纜有一定的火災(zāi)危險(xiǎn)性，如此之多的電纜一旦發(fā)生火災(zāi)將給國家和人民生命、財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。因此,深入研究發(fā)電廠、變電站電纜火災(zāi)事故的特性，找準(zhǔn)致火的原因，對應(yīng)制定合理的電纜防火措施，減少電纜火災(zāi)事故是發(fā)電廠、變電站設(shè)計(jì)工作者面對的課題。早在上世紀(jì)80年代初，電纜防火已經(jīng)開始研究。

1 電纜防火的設(shè)計(jì)依據(jù)及方法

1.1 電纜防火設(shè)計(jì)依據(jù)

發(fā)電廠、變電站的防火措施設(shè)計(jì)工作，必須遵守有關(guān)規(guī)程，以保持設(shè)計(jì)的合理性，其中規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)有：中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50229—2006《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50217—2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)“電纜防火與阻止延燃”部分的內(nèi)容、《中華人民共和國工程建設(shè)國家標(biāo)準(zhǔn)電纜工程規(guī)范》有關(guān)“防止電纜延燃”部分的內(nèi)容、DLGJ 1542000《電纜防火措施設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50016—2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和國家電網(wǎng)生[2007]883號《國家電網(wǎng)公司發(fā)電廠重大反事故措施(試行)》的通知。

1.2 發(fā)電廠和變電站電纜防火采用的方法

日本、前蘇聯(lián)、美國等國家對電纜防火采取的措施是使電纜火災(zāi)延燃受到抑制并達(dá)到自熄或全部采用阻燃電纜或耐火電纜。我國與之相類似在發(fā)電廠、變電站電纜防火設(shè)計(jì)中有電纜防火阻火隔墻，電纜防火層，電纜防火阻燃段，電纜穿越孔洞及隔層，電纜穿墻防火封堵，電纜穿保護(hù)管，電纜阻燃段兩端涂防火涂料或阻燃包帶，部分需要回路采用阻燃難燃電纜等方法。

電纜溝道阻火隔墻采用方法基本有兩種。一種為防火磚+灰泥，砌筑灰泥材料比例為灰泥：水=3：1，砌筑后抹灰厚度不得小于10 mm。另一種為發(fā)泡磚阻火隔墻，在電纜之間、電纜與支架間、電纜與發(fā)泡磚間涂膨脹型防火密封膠密封。

電纜隧道阻火墻同樣采用阻火包制作，便于更換電纜；電纜橋架、電纜豎井穿墻時(shí)的防火封堵，一般采用阻火包來進(jìn)行封堵，這樣便于工程改造及負(fù)荷變動時(shí)更換電纜。

電纜豎井穿樓板內(nèi)防火有兩種方法，耐火隔板、鋼蓋板中間夾石棉板封堵：豎井內(nèi)采用上、下兩張耐火板進(jìn)行封堵，上、下兩張耐火板上開好電纜孔，耐火板與電纜豎井之間采用彈性防火密封膠或防火堵料封堵之間縫隙，板與電纜之間采用膨脹型防火密封膠封堵，封堵厚度不小于50 mm。

孔洞防火封堵采用較多的方法是有機(jī)防火堵料封堵；與考慮經(jīng)濟(jì)性若更換較少的地段也可采用有機(jī)與無機(jī)防火堵料同時(shí)使用，采用此方法有機(jī)堵料與無機(jī)堵料比例約為1：3。

對于新建、擴(kuò)建的300 MW及以上機(jī)組選用電纜時(shí)，應(yīng)滿足GB1266.5—1990類成束燃燒試驗(yàn)的阻燃電纜。新建、擴(kuò)建的300 MW及以上機(jī)組重要回路，如消防系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、直流油泵、消防水泵及蓄電池直流電源線路、保安電源、事故照明等應(yīng)采用滿足GB1266.6—1990標(biāo)準(zhǔn)A類耐火強(qiáng)度試驗(yàn)的耐火電纜。電纜采用橋架架空敷設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)采用難燃性槽盒。

1.3 發(fā)電廠和變電站阻燃設(shè)施實(shí)施部位

電纜防火技術(shù)主要采取“封”、“堵”、“涂”、“刷”、“包”、“隔”等技術(shù)措施。各種措施在發(fā)電廠、變電站電纜防火設(shè)計(jì)中的不同部位實(shí)施[1]。

1.3.1 阻火隔墻實(shí)施部位

在電纜隧道或重要回路的電纜溝道中公用主通道或溝內(nèi)引接的分支處；多段配電裝置對應(yīng)的溝道適當(dāng)分段處；至控制室、配電裝置、發(fā)電廠發(fā)電機(jī)小間、電纜夾層的各通道口；相鄰機(jī)組電纜通道接合處；電纜溝道與電纜隧道接口處；各輔助車間配電間電纜出入口；主廠房電纜通道通向外部的所有接口等處宜設(shè)置阻火隔墻。

1.3.2 防火層實(shí)施部位

在電纜通道與電纜豎井交叉口電纜豎井與各層樓板相接處；高壓電纜與低壓動力電纜層間；動力電纜與控制電纜的層間；在同類型電纜敷設(shè)在七層及以上的層間；電纜架空橋架最下一層；主廠房煤倉間的皮帶層、鍋爐房架空敷設(shè)及其他易積煤粉的部位最下一層等處應(yīng)設(shè)防火層，其中在易積煤粉的部位最上一層還應(yīng)設(shè)防火蓋板。

1.3.3 阻燃段實(shí)施部位

在主廠房內(nèi)易受到外部著火影響的區(qū)段；主廠房煤倉間的皮帶層2臺機(jī)組分隔處；集控室夾層兩臺機(jī)組分隔處。對電纜全部采用架空敷設(shè)時(shí)阻燃段還應(yīng)設(shè)置在公用主通道引接的分支處；多段配電裝置對應(yīng)的適當(dāng)分段處；長距離通道中相隔約60 m或通風(fēng)區(qū)段處；至控制室、配電裝置、發(fā)電機(jī)小間、電纜夾層的各通道口；相鄰機(jī)組電纜通道接合處；各輔助車間配電間電纜出入口；主廠房電纜通道通向外部的所有接口。

1.3.4 孔洞隔層實(shí)施部位

電纜穿過土建預(yù)留的孔洞進(jìn)入配電柜、屏、盤、動力箱、照明箱、控制箱時(shí)，在電纜敷設(shè)完后應(yīng)對其孔洞采用阻火包、防火堵料或耐火隔板制作防火隔層?？锥锤魧涌捎糜诎l(fā)電廠、變電站各類配電柜、屏、盤、箱的預(yù)留孔。

1.3.5 電纜穿墻封堵及保護(hù)管實(shí)施部位

電纜管穿墻孔可采用阻火包或防火堵料或水泥進(jìn)行封堵。電纜保護(hù)管及電纜排管的兩端采用防火堵料密封。電纜管口封堵厚度不小于50 mm。

1.3.6 防火涂料實(shí)施部位

電纜阻燃設(shè)施及實(shí)施部位兩側(cè)應(yīng)在不少于1 m并在該區(qū)段內(nèi)的所有電纜上施加防火涂料。電纜涂刷防火涂料前，應(yīng)清潔電纜表面的銹蝕、油漬及灰塵；應(yīng)均勻地順著電纜長度方向至少涂刷兩次，兩次涂刷時(shí)間的間隔一般需4 h，干涂層厚度應(yīng)達(dá)1 mm。

1.3.7 電纜用的阻燃包帶實(shí)施部位

電纜的中間接頭以及電纜終端頭處應(yīng)采用自粘性的電纜用的阻燃包帶包扎(包括中間頭處的相鄰的電纜)，包扎長度為在以上的阻燃設(shè)施及實(shí)施部位兩側(cè)應(yīng)不少于1 m區(qū)段所有電纜上施加防火涂料，以防止竄燃。

2 防火材料的選用要求

防火材料在選用時(shí)應(yīng)滿足一定的要求。阻燃性材料應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《防火封堵材料的性能要求和試驗(yàn)方法》GA 161的有關(guān)規(guī)定；防火涂料、阻燃包帶分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電纜防火涂料通用技術(shù)條件》GA 181和《電纜用阻燃包帶》GA 478的有關(guān)規(guī)定；用于阻止延燃的材料產(chǎn)品，除滿足《電纜防火涂料通用技術(shù)條件》GA 181和《電纜用阻燃包帶》GA 478的有關(guān)規(guī)定外還應(yīng)進(jìn)行按等效工程使用條件的燃燒試驗(yàn)滿足有效的自熄性；用于耐火防護(hù)的材料產(chǎn)品，按等效工程使用條件的燃燒試驗(yàn)，滿足耐火極限不低于1 h的要求，而且耐火的溫度不宜低于1 000℃；采用的材料產(chǎn)品應(yīng)適用于工程環(huán)境，必須具有耐久性、可靠性。

3 電纜防火設(shè)施方案比較

按照規(guī)范電纜防火封堵的實(shí)施位置，采用的方法是多種多樣的，其產(chǎn)生的費(fèi)用也不同。

3.1 2×600MW發(fā)電廠電纜防火封堵的實(shí)施方法一

電纜橋架防火隔層施工采用耐火隔板、橋架支持器和彈性防火密封膠；柜、屏、盤底部和頂部，備用柜、屏、盤、箱防火封堵施工采用防火涂層板、彈性防火密封膠和防火涂料；鋼制電纜豎井防火封堵施工采用防火涂層板、彈性防火密封膠、防火涂料和鋼筋；電纜溝道、隧道阻火隔墻施工采用水性電纜防火涂料、膨脹型防火密封膠、防火發(fā)泡磚和鋼管；阻火段防火封堵施工采用水性電纜防火涂料、膨脹型防火密封膠、防火發(fā)泡磚和耐火隔板；電纜橋架穿墻防火封堵施工采用水性電纜防火涂料、膨脹型防火密封膠和防火發(fā)泡磚；電纜管穿墻、穿樓板防火封堵施工采用膨脹型防火密封膠；與熱力管道平行、交叉的架空敷設(shè)電纜隔熱。2×600 MW發(fā)電廠電纜防火封堵費(fèi)用見表1。

表1 2×600 MW發(fā)電廠電纜防火封堵的實(shí)施方法一費(fèi)用

3.2 2×600MW發(fā)電廠電纜防火封堵的實(shí)施方法二

電纜橋架防火隔層施工采用耐火隔板、橋架支持器，熱鍍鋅和柔性有機(jī)堵料；柜、屏、盤底部和頂部，備用柜、屏、盤、箱及鋼制電纜豎井防火封堵施工采用防火涂層板、阻火模塊、防火涂料和柔性有機(jī)堵料；電纜溝道阻火隔墻施工采用阻火模塊、防火涂料、柔性有機(jī)堵料和鋼管；電纜隧道阻火隔墻施工采用阻火模塊、防火涂料、柔性有機(jī)堵料、鋼管和防火門；阻火段和電纜橋架穿墻防火封堵施工采用水性電纜防火涂料、阻火模塊和柔性有機(jī)堵料；電纜管穿墻、穿樓板防火封堵施工采用柔性有機(jī)堵料；與熱力管道平行、交叉的架空敷設(shè)電纜隔熱。

表2 2×600 MW發(fā)電廠電纜防火封堵的實(shí)施方法二費(fèi)用

表2中單價(jià)取自電力建設(shè)工程概算定額第一冊建筑工程（2010年版）。不難看出不同的施工方法費(fèi)用有所不同。在電纜防火實(shí)施方法上，沒有很清晰的理性化指標(biāo)，但是防范勝于救火，在設(shè)計(jì)中按規(guī)范達(dá)標(biāo)，采取不同的防護(hù)措施，可以有效地防止電纜火災(zāi)，節(jié)省資金投入，從而達(dá)到措施得力、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的目的。

4 結(jié)束語

電纜防火要分清主次輕重，進(jìn)一步規(guī)范電纜敷設(shè)的合理化和制度化，不斷引進(jìn)和開發(fā)先進(jìn)的技術(shù)，從根本上減少和避免電纜故障，是工作的目的。電纜防火的工作做好了，電纜火災(zāi)才可以盡量避免，即便電纜發(fā)生火災(zāi)，也會使火災(zāi)事故損失減少到最小。

［1］ 王愛梅，張悅，郭曉玲.發(fā)電廠電纜敷設(shè)優(yōu)化探討［J］.山西電力，2013（2）：70－72.