城市电缆隧道消防解决方案.docx
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城市电缆隧道消防解决方案
城市电缆隧道消防解决方案
提要:
本文通过对电缆及电缆隧道的火灾危险性和危害性分析以及几种解决方案的比较:
提出某都市电缆隧道应设消防分隔和采取防火阻燃措施,消防报警应在每层电缆桥架上按弦波形式布置多极线型感温探测器,应设水喷雾封堵和通风系统,在危险性大、重要性强的区域应设水喷雾灭火系统。
关键词:
电缆隧道消防设计分析危险性燃烧特性危害性多极线型感温探测器水喷雾
1、概况
某都市中心新建有南北、东西纵横相交的两条电缆隧道,总长16.7KM,位于要紧交通要道地下约10米处。
我们仅对东西向隧道作一详述。
该电缆隧道包括主电缆隧道、分支电缆隧道2415.2m和接头室182m。
另外还有分支电缆隧道共计135m,下接头室25m等,主电缆隧道断面尺寸为净宽×墙宽=2.6m×2.0m,采纳半圆拱顶。
净断面积为7.86㎡。
该电缆隧道内要紧敷设有两回220KV都市进线电缆〔该进线电缆为市中心供电,范畴包括省、市政府机关、邮电和电信枢纽、多家银行系统、重要的星级宾馆和LG工厂的生产基地等重要部门要紧建筑和各重点企业,占该市总面积约1/4。
〕另有经220KV变电站变压后的10回110KV电缆及32回10KV电缆。
2、火灾危险性和危害性分析
2.1电缆火灾的危险性
电缆的绝缘材料、填充物和覆盖层多是可燃物质,如橡胶、塑料、绝缘油等,专门容易被引燃。
专门是聚氯乙烯塑料电缆,在150℃~270℃的高温时,电缆虽未着火燃烧,但易燃气体和黑烟雾差不多开释出来,烟雾中含有大量的HCL的有毒气体,对人的生命构成威逼。
当温度连续升高,温度升至390℃时,聚氯乙烯塑料便被引燃。
当可燃物重量超过1kg时,聚氯乙烯一经点烯〔约为450℃〕,就会以20m/min的速度沿着垂直和水平两个方向传播,燃烧速度惊人。
一般高压动力电缆的自燃温度为355~530℃。
充油电缆用的电缆的燃点为165℃。
自燃温度为332℃,一经有外来火源,能够赶忙引燃电缆,火焰以专门高速度传播。
电缆的相间距离是专门小的,要紧靠绝缘材料绝缘。
由于机械损害或地面下沉,或腐蚀性气体或液体等,造成电缆爱护层损作,导致电缆绝缘击穿,产生电弧,将绝缘层和填料燃着起火。
电缆终端头和中间T接头室是电缆线路绝缘薄弱环节,容易引起电缆爆炸。
电缆运行中温度较高,缆芯正常工作温度为50~80℃。
长时刻在高温下工作,易使绝缘材料老化,中间接头易氧化而被引燃。
由此可见电缆着火的危险性专门大。
2.2隧道火灾的燃烧特性
电缆隧道属地下空间,不象地面建筑有玻璃窗与大气相通。
一般窗玻璃在温度280℃时就会破裂,当地面建筑发生火灾时,70%~80%的热烟能够通过窗口排出建筑物外,在热烟从窗口上部排出的同时,窗口下部能够补入空气,降低房间的火灾的温度。
而电缆隧道受条件限制,与大气相通的孔洞少且面积较小,火灾发生时,热烟无法排出,热量集聚,散热缓慢,空间的温度提升专门快,可能较早显现轰燃现象,涉及之处温度由400℃左右陡燃上升到800~900℃,会使原先未燃烧的可燃物燃烧,使火灾空间内的可燃物全部烧着,空气体积也急剧膨胀,一氧化碳、二氧化碳等有害气体的浓度迅速增高。
这种高温度浓烟冲到哪里,哪里的可燃物就会速燃。
2.3电缆火灾的危害性
电缆火灾事故不论何因,在着火后,都具有蔓延快、火热猛、扑救困难、缺失大等特点。
而都市电缆隧道发生火灾,其传播范畴大,对该都市政治、经济及投资环境的阻碍和缺失极为庞大;电缆隧道属下空间,火灾的人工扑救十分困难,因其范畴宽敞,造成点火源分布和强度有难以推测的危害,火灾隐患无法估量。
本工程电缆隧道中敷设有该都市中心的两个要紧进线电源,同时敷设有各大重点企业和许多高层或重要建筑的双电源回路。
一旦发生火灾,就意味着建筑消防规范和高层建筑消防规范中所强调的该都市重点企业和要紧建筑提供可靠的双电源问题无法得到保证。
3、消防分隔和防火阻燃措施
本工程电缆隧道的消防设置是依照国家标准«电力工程电缆设计规范»〔GB50229-96〕中有关规定而制定的。
3.1合理选择是电缆。
可选用足够GB12666.5«电线电缆燃烧实验方法»中A类成束燃烧试验条件的阻燃型电缆或A类耐火强度试验条件的耐火型电缆。
3.2在隧道两侧敷设电缆的位置按每间隔75m设置一道耐火墙。
阻火墙高×宽×厚=2m×1m×0.2×,岩棉材料。
在紧靠阻火墙的两侧1m区段内涂加A60-2型膨胀型防火材料或氧指数在45以上的阻燃包带。
3.3在电缆竖井中,每隔7m设阻火隔火层,用阻火腻子和无机型防火堵料等防火材料对电缆贯穿的孔洞予以防火封堵。
3.4在隧道内还能够采纳诸如防火枕、防火槽盒和防火门等封堵措施。
上述防火措施均是一些被动防火措施,它能够延缓火灾的传播。
需要指出,采纳难燃型或阻燃电缆,仍须采取有效的防火延燃的措施。
因为:
①阻燃电缆不能明白得为具有可不能着火的耐火特性。
电缆材料经阻燃处理后,其热分解、引燃着火自燃起火的温度值,虽有所提高,但程度有限。
②自熄不意味着不燃,具有阻燃自熄性电缆仍能够燃烧。
聚氯乙烯含有氯,硬性的能够自熄。
然而在实际火灾情形下,聚氯乙烯能够燃烧,温度高时燃烧速度更快。
因此,不能认为阻燃电缆在所有情形下,都能实现阻止延燃而自熄。
4、消防报警
«火灾自动报警系统设计规范»规定:
长度为750m以上都市地下电缆隧道应设线型感温探测器。
依照有关资料及消防规范条文说明,由于电缆隧道中存在强电磁干扰、潮湿度可超过95%、火灾发生时有大量黑烟产生、且暴发性强、延燃迅速等,一般的点型感温、感烟探测器均不适合该环境条件。
早期建设的电缆隧道多设有一般感温探测器,但由于误报高、检修爱护困难等缘故处于瘫痪状态,有的甚至还取消了火灾自动报警系统。
因此,消防规范规定采纳更稳固可靠、更适合该环境条件下的线型感温探测器自动报警系统爱护电缆隧道。
然而,可能由于线型感温探测器产品目前都还不够成熟、不够完善等缘故,消防规范中没有关于采纳何种类型感温探测器,如何敷设、如何预防火灾、发生火灾后如何有效灭火的具体规定。
依照一年多以来,我们收集到的一些资料,整理出来几个主流的解决方案,进行对比,以期找到一个适合本工程的既稳固可靠又经济适用的解决方案。
主流线型感温电缆隧道探测系统对比表:
原理
优点
缺点
设备投资成本
一般1号2芯线型感温探测器
利用2芯导线间的导电介质在某一温度导电性能跃变的特性,测到跃变就报警。
1、原理简单,容易实现;2、操纵设备简单、技术成熟;3、产品国产化成度高;4、产品廉价、投资低;5、系统布线方便
1、抗干扰能力差,可靠性差;2、报警部分需切除,检测、爱护较困难;3、需依照不同的爱护对象选不同的报警温度的电缆,通用性差
国产产品约40元/米,接口操纵设备约500元/台
带屏蔽多级报警2号4芯线型感温探测器
与1号系统原理类同,只是具有高、低温2个报警信号输出。
1、原理简单、容易实现;2、操纵设备简单;3、产品国产化程度高,技术较成熟;4、产品较廉价、投资较省;5、带屏蔽爱护,抗干扰能力强;6、可靠性较高;7、较好地解决了预警、报警问题;8、系统布线方便。
1、报警部分需切除检测、爱护较困难;2、需依照不同的爱护对象选择不同报警温度的电缆,通用性差。
国产产品约75元/米,接口操纵设备约1000元/台
可重复报警3号4芯线型感温探测器
利用4芯导线间的导电介质在不同温度下导电特性的改变,通过监测分析该变化确定电缆的温度变化情形,并在温度设定上限时报警。
1、可连续监视温度变化情形,比较直观;2、可重复报警,检测爱护方便;3、电缆通用性好;4可靠性较高。
1、原理较复杂,调试较困难;2、国产化低,感温电缆需进口;3、系统布线为多线制,较复杂;4、投资费用高。
进口产品约160元/米,接口操纵设备约2万元/台
可连续监视4号单芯线型感温探测器
利用光在不同温度不同位置的光纤中散射变化,检测到不同位置的温度连续变化情形,并在温度超设定上限时报警。
1、抗干扰能力强;2、可靠性高;3、可重复报警检测、爱护方便;4、可连接监视温度变化情形,较直观;5、光纤通用性高。
1、原理复杂、产品还不够成熟;2、安装调试困难;3、布线较复杂;4、投资费用昂贵。
光纤约15元/米,接口操纵设备约10万元/台
通过以上对比,我们认为2号、3号系统比较适合本工程。
而它们也各有优缺点,都有需要完善的地点,从既考虑安全可靠,又节约投资的角度,我们认为2号系统更适合本工程。
其具体设计方案如下:
1〕探测器设置:
每个防火分区的每条电缆桥架上正弦波形式布置一根线型感温探测器。
2〕布线:
电缆隧道内设一条报警总线,探测器通过一般信号模块〔接口操纵设备〕联结到报警总线上。
3〕报警功能:
在报警主机上可显示何区何段电缆的预警或报警信号。
4〕联动功能:
通过报警联动主机,可联动切断预警或报警电缆上的电源;联动风机降温,联动水喷雾系统降温或灭火。
5、关于电缆隧道内设置封堵的问题
电缆隧道属地下空间,自然环境相对密闭,电缆进行时不断开释热能。
为改善隧道内气候和工作环境,整个隧道内设置了必要的通风系统。
设置通风系统意味着平常将电缆隧道分隔成假设干段独立的防火分区,假如不采取一些措施〔如封堵技术〕整个隧道就只能视为一个防火分区。
有资料证明,电缆起火,其传播速度就以20m/min沿着垂直和水平两个方向传播,燃烧速度惊人,整个电缆隧道内就迅速充满火灾。
因此,对都市电缆隧道有必要进行合理的防火分区。
有关规范中规定,在隧道两侧安装电缆的位置,每隔75m设置一道阻火墙。
本工程按规定结合安全井的位置设置阻火墙,同时在紧靠阻火墙两侧1m区段内涂加阻火腻子防火涂为。
可解决电缆间的火灾窜燃。
仍没有形成一个个独立防火分区。
要想实现假设干个独立的防火分区,且不阻碍空间的畅通性,便于人员检修爱护及区域通风,只有水雾封堵技术才能满足要求。
水雾封堵技术,确实是利用灭火介质〔水〕本身进行封堵,在防火分区分隔处今后用水雾喷头专门布置。
系统动作时在区与区之间形成一道水雾墙,以达到隔火的目的。
由于水雾墙是具备相当厚度的高压水雾团,它能较好地势成氧气窒息带,从而阻隔火焰传播,同时对临近的火灾具有冷却作用。
这与民用消防中常用的喷淋水幕具有专门大区别。
6、通风
都市电缆隧道一样都建在地表下十几米处,自然环境相对密闭。
隧道内敷设的各种电缆运行时,电缆损耗较大,这部分能耗除小部分转化为使电缆振动发声的机械能外,其他部分要紧是以热能的形式开释出来。
依照有关理论,当电缆运行到一段时刻后〔一样为1000h〕,岩壁的吸热已趋稳固,岩壁调温圈也已达到一定厚度,电缆运行时不断开释的热能只可能通过三种途径传导出去:
1〕岩壁调温圈与大气层和地壳恒温层进行热交换,这部分热可通过傅立叶热传导定律运算,其结果仅占湿热部分的2%~3%。
2〕以潜热的方式〔如水的汽化等〕消耗一部分热能。
3〕绝大部分热能以湿热的方式存在,即在隧道内的空气进行热交换,使隧道内的空气温度不断升高。
通过上述有关电缆运行时热能传导途径的表达可知,隧道内气候和工作环境也是电缆隧道发生火灾的因素之一。
为改善隧道内的气候和工作环境,防止事故发生,必须考虑设置通风系统,供给适量的新奇空气以排除电缆所开释的热量和可能存在的各种不良气体。
7、灭火设备选用分析
由于电缆火灾缘故是复杂性多的,在工程运用中,仅采取一些被动防火措施是不够的,有必要设置主动消防设施——自动灭火系统,从而使电缆隧道的火灾处于完全监控中。
自动灭火系统有自动喷水灭火系统、水幕系统、1211灭火系统、干粉灭火系统、蒸汽灭火系统、二氧化碳灭火系统、泡沫灭火系统等,下面我们分别对上述灭火系统进行分析、找到适用电缆隧道的自动灭火系统。
7.1自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统依照其工作原理的组成部件的不同,有五种方式。
其中水喷淋灭火系统和水喷雾灭火系统在工程中适用较多。
水喷淋的灭火机理
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