民用建筑电气线路火灾的防范.doc

民用建筑电气线路火灾的防范一、民用建筑的配变电系统由发电厂不同电压等级的电力网电能用户组成的统一整体称为电力系统。而由降压站供给的10kV380/220V配电线路，是将电能分配到各类用户。民用建筑的用户是各类电能用户之一。民用建筑外部的10kV配电系统是指降压变电所引出的10kV各回电源线。该线路是由民用建筑建设单位投资建设，而产权移交给当地供电部门，由供电部门负责运行、维护和管理。民用建筑或民用建筑群内部的配电系统，是指民用建筑或民用建筑群范围内生活小区的降压变电所、配变电所；高层和超高层建筑采用的自启动柴油发电机组；中、低压配电线路，照明、空调、电力(包括弱电系统的电力供应)、电热等配电系统。二、中、低压配电及配方式民用建筑用配电负荷一般分为三级，重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、大型体育馆、国际活动的公共场所、重要电力负荷、高层建筑和超高层建筑的宾馆、大厦、写字楼等用电负荷为一级负荷。高层民用建筑的火灾自动报警系统和消防联动统、信息高速公路，实时处理计算机及计算机网络应列入一级负荷的特别重要负荷。国内大型民用建筑较大负荷的用电单位配电方式都是由中压10kV配电。对小型民用建筑较小负荷的用电单位宜接入地区低压380/220V电网，其配电半径不宜超过250米。根据配电系统的配电及配电方式，用电负荷的等级和环境特征等，正确选择电气线路的缘导体及其电气保护，对防止和减轻电气线路的火灾能起到积极作用。三、正确选择电缆、电线、母线槽及电缆桥架高层、超高层建筑要根据地区条件、工程特点，应重点考虑地震(地震区)和水的二次灾害、防雷及防水等方面的因素。就防火而言，从国内外很多可证实的火灾案例，可证实高层民用建筑物内各部位装修材料燃烧性能等级，不可超过民用高层建筑设计防火规范和建筑物内部装修设计防火规范的规定。然而目前国内外还没有超高层民用建筑设计防火规范和超高层民用建筑物内部装修设计防火规范可遵循。任何民用建筑物和内部装修本身的不燃化是有局限性的，而电能分布在民用建筑物内、外各个部分，任何完善的防火管理使电能发生火灾的几率为零都是不可能的。尽管消防部门年年都强调加强防火管理，但由于种种原因也常意外地隐藏着电气线火灾的危险。电气火灾的危害案例最多的还是线路，如电缆、电线(包括母线槽)等配电线路。高层、超高层民用建筑、从防火的角度出发，除认真考虑建筑物及装修材料的不燃化外，电气设备、配电线路所采用的各类电缆、电线、母线槽更需要采取阻燃化、难燃化和不燃化的措施。高层、超高层民用建筑的电气设备使用的材料多数为有机化合物，通常以电气绝缘材料的方式使用，特别是塑料多数为易燃、可燃性的物质，设计和使用时必须充分注意，应严格按照消防法规的要求设计、选型及安装敷设。近些年来，由于电缆、电线、母线槽着火延燃酿成重大火灾，国内外时有发生，损失惨重，已引起人们的深切关注。并使人们清楚地认识到民用建筑物内使用的各类电气产品中，一部分电气的配电线路必须根据不同用途选用阻燃、难燃和不燃的缆、线和母线槽。(一)阻燃型电缆、电线具有阻燃性能的PVC绝缘和护套电缆、电线，耐温有70、90、105，阻燃特性氧指数为32及以上。阻燃型电缆、电线其不易着火或是着火后不延燃，离开火源可以自熄。但阻燃材料作导体的绝缘是有一定的局限性，它仅适用于有阻燃要求的场所，耐温105绝缘导线也称作耐热线，但用温度较高的场所。日本JISK7201标准中规定了按测得的氧指数对材料难燃性进行判定的等级：难燃级别材料氧指数一级大于30二级2730三级2427四级2124五级21以下我国生产的阻燃电缆，经过成束电缆燃烧通过了IEC3323标准中最严酷的A类燃烧试验，达到了国际同类产品的要求，接近国际先进水平。根据全国火灾事故的统计分析，因电力电缆着火造成火灾的事故占有很大的比例。从1986年到1991年全国电力系统因电力电缆着火酿成火灾案例有62起，烧毁电缆、电气设备以及售电等直接经济损失达7亿元以上。石化系统有214起，造成直接经济损失高达数十亿元。电缆故障引起火灾的过程如下：电缆局部着火后，火势很猛，蔓延迅速，同时还产生大量的含有氯化氢有毒的烟气，对人体构成威胁，致使消防救火人员不能靠近火场及时扑救。与此同时氯化氨气体与空气中的水份相结合，化合成稀盐酸附着在电气设备、仪器仪器装置上生成导电薄膜。严重降低了机电设备和一二项接线回路的绝缘性能，直接影响机电设备和发电机组的安全运行并缩短其寿命。为防止电缆引起火灾和尽量减少氯化氢有毒气体，我国生产的电力电缆、控制电缆，适用不同场合要求的低烟低卤阻燃和耐火电缆已在国内生产并达标。法国阿尔卡特公司除生产电力电缆控制电缆外，弱电的结构化综合布线系统也都采用公司生产的低烟、低卤阻燃的双绞线。对于超高层民用建筑，由于建筑高度超过100m，火灾扑救难度大，采用低烟、低卤的缆、线、母线槽是很有必要的。(二)铜护套、氧化镁粉绝缘铜芯不燃电缆一级负荷的特别重要负荷中，如消防电梯、消防泵、应急发电机等电源线，应积极推广铜护套铜芯氧化镁绝缘防火电缆(简称为MI电缆)。MI电缆和耐火母线槽是预防和扑救高层、超高层民用建筑火灾的重要举措之一。MI电缆价格比阻燃电缆价格更高，敷设方式均为明装敷设。MI电缆有如下特点：1.防火、耐火、耐高湿温。铜护套、铜芯线其熔点为1083，无机物氧化镁粉绝缘材料在2200高温下不熔化，有很强的防火、耐火性能，且在250的高温环境中长期安全工作，用在应急发电机、消防电梯和消防泵的低压配电线路上，可为消防人员火灾的扑救赢得时间和提供保证。2.无烟、无毒有利于人们撤离火灾现场，更有利益于消防人员扑救。3.防火、防水、耐腐蚀性能高。氧化镁绝缘材料被紧密地挤压在铜护套与铜芯之间，MI电缆的部件全部为丝扣连接，任何气体、火焰都无法进入设备和电缆内。铜护套本身就具有良好的防腐性能，MI电缆在民用建筑中无需套塑料护套。铜护套为无缝铜管制成，即使浸泡在水中也可长期安全无故障通电运行。4.无辐射、无涡流、过载能力强。铜护套有很高的防磁性能，能起到很好的屏蔽作用，还能防止辐射。单芯电缆无涡流效应。故铜护套不会发热。与相同截面的其它阻燃、难燃型电缆相比较，MI电缆内无机绝缘的氧化镁材料，短路和过载时不存在绝缘软化和损坏，也不会自燃。又由于过载能力很强，根据负荷计算电流选用线芯截面没必要放大13级，这在性能价格比上可取的。5.机械强度高，外经小，使用寿命长。MI电缆的铜护套，绝缘粉、铜护套三为一体的结构，在多机械撞击和外力敲打下也不会损坏，确保电气和绝缘性能指标不变。由于特殊的结构和机械强度高，铜护套外部直径比其他阻燃、耐火电缆要小，因此占地面积就小。氧化镁粉是无机材料，化学性能极为稳定，也不存在老化的问题。铜护套在民用建筑中几乎能达到永久性保护作用，而其他有机材料作绝缘的导体，在不过载的情况下其寿命为1520年。阻燃电缆和难燃电缆只要火烧烤后，外部有机绝缘材料就会软化，失去或降低电气和绝缘性能。火灾燃烧后，一般都要更换。而MI电缆在火烤后，氧化镁无机绝缘材料不会降低电气和绝缘性能，仍可继续使用无需更换。6.安全可靠性高，MI电缆的铜护套本身就是很好的PE接地线，确保人身和设备安全运行，不必另增设一根PE地线。7.使用灵活方便，在民用建筑中的配电线路，只要满足敷设高度在2.5m以上，MI电缆就不必要求机械保护。MI电缆可直接敷设在天棚内，无需金属封闭线槽保护。(三)密集型插接式母线槽由机械电子工业部天津传动研究所定型发证的CCx密集型插接式绝缘母线槽(下称密集型母线槽)，是我国机械电子工业部定型的产品。由于民用建筑电气用电负荷容量不断增长，据国内外不完全统计，就住宅类民用建筑的用电负荷每年递增1的用电量。早在二战期间苏军军工厂为便于转移，军工机械厂的低压配电母线槽就使用了空气式绝缘母槽。该母线槽除便于安装、拆卸方便外，特别适宜机加工车间的机床配电。在机加工车间架设的空气式母线槽，几乎不受机床所在位置限制，通过母线槽插接孔引出电源的分支线供给各类机床用电，体积较大，造价相对较低。当负荷密度达70瓦/平方米时，20层及以上的高层与超高层民用建筑物，宜选用密集型母线槽，配电线路采用密集型母线槽与传统的电力电缆配电方式相比较，有许多突出的优点。如体积小，结构紧凑，占用空间位置小，阻抗力，传输电流大，并能很方便地通过母线槽插接式开关箱引出电源分支线。由于选材优良，设计精致，具有较高的电气及机械性能，外壳接地好，安全可靠。因此在国内外高层与超高层民用建筑的低压配电干线广泛采用。密集型母线槽，不如空气式母线槽插接孔引出分支回路随意性强，但防火性能好。密集型母线槽的敷设必须现场实测，安装线槽的长度精确度要求较高，母线槽的插接式开关箱高度也应根据设计确定。密集型母线槽的分类如下：1.普通密集型母线槽：采用国内名牌热缩套管，精细加工组装，绝缘性能可靠，寿命可达20年免维护。但不阻燃，该母线槽可作为普通多层民用建筑的大负荷机电设备的配电干线。2.阻燃型密集型母线槽：铜母排上采用聚四氟乙烯薄膜缠绕3层，工频耐压可达3750伏。母排缠绕后，采用进口paychem或国产名牌热收缩套管作为护套，在各相母线间采用阻燃绝缘薄板隔离，氧指数32以上，达到母线槽的电气和阻燃性能。3.耐火母线槽：设有特殊耐火性能的缠包云母带(或绝缘性能高，且不燃的特殊的环氧树脂粉喷涂在母排上)，附件为耐火的绝缘件。在母线连接头、插接箱、母线槽壳体等部位经特殊设计加工，具有符合耐火标准的耐火性能。消防泵、消防电梯、应急发电机等低压配电干线应选用耐火型密集母线槽，保证在火灾时电源的供应，以利火灾的扑救。但由于我国耐火母线槽制造标准正在编制，产品还在试制过程中。该产品不久将在国内出台。因此现阶段设计的选型，也只能在阻燃型密集型母线槽外壳上刷防火涂料，仅此而已。(四)电缆桥架电缆桥架分为梯级式、托盘式、槽式和组合式四种类型。材料选用优质冷轧钢板，表面处理可分烤漆、静电喷涂、镀锌等。铝合金抗腐蚀桥架、重量轻、耐腐蚀、寿命长、免维护，但只有梯级式、托盘式、槽式三种类型。耐火电缆桥架也称作耐燃式汇线桥架，与槽式相同。但耐火电缆桥架在钢制槽合内底层组装一块无机材料(内胆)，上层安装一个无机材料与增强玻璃纤维构成一个内槽。内外两层的空隙平时可起通风散热的作用，槽内温度可限制在电缆安全运行允许值内，但对电缆的载流量将会降低，电缆的载流量需降容修正。电缆桥架适用于电压在10kV及以下的电力电缆、控制电缆，室内架空电缆或隧道电缆的架设。四、选用电缆桥架的原则目前我区在建筑工程中，大都采用一种1.52mm厚的钢制托盘式、梯级式、槽式桥架，在钢制外壳上刷防火涂料，就认为是耐火电缆桥架了。这是一种不了解防火法规的作法，不是依照环境特征和使用部位、场所的耐火要求选用电缆桥架，因此也满足不了普通和阻燃电缆的耐火要求。耐火电缆敷设应选用无内胆的桥架，钢材厚度为2.5mm3mm，这是考虑在火灾时30分钟至1.5小时的耐火要求，铜制桥架不致于软化，造成耐火电缆的坠落。另外也利于耐火电缆的散热，耐火电缆允许在9501000高温中工作90min，故不必采用耐火桥架，反之则是一种浪费。普通电缆和阻燃电缆选用的桥架如有防火要求时，则必须采用有内胆的耐火桥架，耐火电缆桥架根据厂家出示耐火电缆桥架的燃烧报告(目前也还没见到国家制造标准)。一般要求：当炉内温度820，燃烧时间为30min时，桥架内腔温度为75；当炉内温度为925，燃烧时间为60min时，内腔温度为115。五、配电线路敷设的防火蔓延措施上述重点介绍了普通电缆、阻燃电缆、耐火电缆和不燃电缆的性能；普通密集型母线槽、阻燃型母线槽及耐火母线槽的产品性能，以及设计人员如何根据环境特征、建筑物的特点正确选择。就防火而言，中压10kV电力电缆，目前我国大多数厂家生产的10kV电力电缆还是普通型的电缆，有些厂家已生产了阻燃型和难燃型电缆。10kV电力电缆在进入民用建筑物内电缆的敷设应采用金属钢管和金属封闭式线槽保护。而金属钢管和金属封闭式线槽，无论是在电气竖井内还是在其他部位明敷设均应刷防火漆保护。10KV电国复习缆从建筑物进户处至中压配电柜，以及由中压配电柜至电力变压器线路虽不长，但电力电缆也应按防火要求敷设和防护。在民用建筑物中10kV电力电缆用量较小，火灾的危害性相对较小。而低压配电线路，由于几乎敷设在建筑物的各个部位，故而发生火灾的隐患和危害性就大。为防止低压配电线路电气火灾，除应尽量减少线路的短路、过载和接地故障外，还需在低压配电线路发生火灾时，能有效地限制火势沿配电线路的路径蔓延。六、层间及防火分区耐火墙贯通部分的防火处理1.高层、超高层民用建筑的电气竖井比较长，一旦发生火灾，竖井则成为通风道，会产生烟囱效应。因此要妥善处理每层配电及弱电竖井的地面，应将各种电气线路孔洞的空隙，采用与建筑构件具有相同耐火等级的材料堵塞严实，形成楼层竖井间的防火密封隔离。电缆在楼层间穿通时，穿板套管两端管口空隙也应作封闭隔离。强、弱电竖井的地面应高出同层地面高度50100mm，以防止水进入竖井造成强、弱电线路的水的二次灾害。尤其在有火情时，确保火灾自动报警系统和消防联动系统的配电和信息系统的畅通非常必要。自动火灾报警系统和消防联动系统应单独设置电气竖井，贯彻“以防为主、防消结合”的方针也是重要举措之一。电缆桥架、母线槽、金属管等配电线路干线安装位置，应尽量避开可能受到喷淋装置直接喷淋的部位。2.关于贯穿耐火墙的配电线路，应按防火分区的要求认真考虑。特别是易燃绝缘材料的配电线路，选用电缆桥架、母线槽等贯穿耐火墙时，应采用按相同燃烧等级的材料将孔洞堵塞严密。隔墙两侧贯穿的电缆桥架均应铺细砂，长度距墙一般为1米。以免火势从一个防火分区，经线路通道窜入另一个防火分区的线路通道，而扩大火势。3.配电线路选用易燃绝缘材料的电缆时，应将易燃线路完全封闭在耐火的电线槽内，外壳应刷防火涂料。4.电缆、电线的套管(G25以下除外)，管口两端均应采用与周围相同耐火等级的材料堵塞。5.在桥架上敷设电缆不是在桥架内分支，电缆分支应在桥架外檐附加的分线盒内分支。电气线路敷设及电缆沟在进入建筑物处应设防火墙；电缆隧道进入建筑物及配变电所应设有防火门(带锁)的防火墙，电缆穿墙保护管两端应采用难燃材料封堵。对用易燃绝缘材料防护的导体的电气线路，应要求隔离和封闭外，并尽量缩短线路的长度。具有防火隔离的不同线路通道间的线路也应防止互窜通，避免火势从一线路通道窜入旁路另一线路通道，同样也会扩大火灾的范围。在室内的电缆桥架布线，其电缆不应有黄麻或其他易燃材料的外护套。消防配电线路当采用暗敷设时，应敷设在不燃烧体结构内，且保护层厚度不宜小于30mm，当采用明敷设时，采用金属管或金属线槽上刷防火涂料保护，因为金属管和金属槽本身并不具备防火性能。当采用绝缘和护套为不延燃材料的电缆时，在竖井内可不穿金属管、金属线槽保护，但线路穿过竖井地板时，必须穿过板管、槽保护，上、下两端管、槽口空隙同样应作密封隔密。6.在建筑物的顶棚内，当采用电缆桥架时应选用具有槽盖的封闭式金属线槽。七、配电线路的电气防火保护配电系统和电气设备由于绝缘老化、损坏或其他原因，可能发生各种故障和不正常的工作状态。其中最常见的是短路故障(包括接地故障)及线路的长期过载。当电气线路发生故障时，必须迅速切除故障，缩小故障的时间和范围，同时也降低了电气线路火灾的机率。(一)配电线路应设过负荷保护电气线路短时过载是不正常的，如电动机起动时间不长，不会超过母线槽、电缆、电线的允许温升，也不会对线路造成损害。轻微的过负荷如果时间较长，也将对线路的绝缘、接头、端子造成损害。导体的绝缘由于长期过负荷，将会长时间超过允许温升，导体绝缘将会加速老化，缩短绝缘导体的使用寿命。严重地过负载，如100过负载时，会使绝缘在短时间内软化变形，介质损耗增大，耐压水平降低，导致电气线路短路，引起火灾。过负载保护的目的也在于防止短路和接地故障的发生。中华人民共和国强制性标准GBG5005495低压配电设计规范第434条过负载保护电器动作特性应同时满足下列条件。IbInIzI2145Iz式中Ib线路计算负载电流(A)；In熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流(A)；Iz导体允许持续载流量(A)；I2保证保护电器可靠动作的电流(A)。当保护电器为低压断路器时，I2为约定时间内的约定动作电流；当为熔断器时，I2为约定时间内的经定熔断电流。(二)配电线路应设短路保护配电线路不仅要考虑正常运行情况，而且要考虑发生故障时的非正常运行状态，最严重的是发生短路故障。所谓短路故障是指配电线路中，不同相或相与中性线的绝缘导体，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。配电线路短路时，如不在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流，那么短路电流会迅速使电气线路的绝缘软化甚至燃烧。其导体、电流、电火花的高温，如电气线路近旁有易燃物质也将会引燃起火。因此线路的电流侧都装有熔断器或低压断路器等保护电器，正是为了在短路时能迅速切断线路的电源，避免火灾的发生。配电线路采用的上、下级保护电器，其动作除应具有选择性外，还要使保护电器与电气线路的导线和电缆相匹配。如保护电器整定值选得过大而不匹配，即使线路短路将绝缘燃，保护电器仍不会动作。低压配电设计规范第422条绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定。当短路持续时间不大于5S时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验：SI/K(1)其中：S绝缘导体的线芯截面(mm)；I短路电流有效值(均方根值A)；t在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间(S)；k不同绝缘的计算系数。将(1)式变换为：S2K2I2t(2)(1)式应不大于短路持续时间5S，否则由于热量传导，辐射会影响温升，另外也不选用短路持续时间小于01s，因为这时要计入短路电流的非周期分量对温升的影响；(2)式已计入非周期分量。因此，在设计时对低压配电线路用计算电流选用导体截面时应选上限，在满足性能价格比的情况下，可放大13级，以利近期五年远期十五年线路上的用电规划，更有利于防止电气线路过负荷的发生，也相应地延长了线路的使用寿命。(三)配电线路应装设漏电保护器对于防接地故障和等电位方面的理论已详细介绍过，这里不再赘述。为防止接地故障引起火灾，除建筑物内将可导电的金属体作总等电位和辅助等电位联结外。为减少接地故障引起的电气火灾危害，而在民用建筑的电源进户侧，设置四刀开关，并在四刀电源开关之后加装漏电电流动作保护器，其额定动作电流Im300mA500mA。电源侧装设的漏电电流动作保护器的作用，一是防止接地故障引起火灾，二是防止人身电击危害的第二道防线。对于多级装设的漏电电流保护器，前后级在时限上应有选择性。八、结束语我国民用建筑电气线路火灾防范的理论与经济发过国家有不小的差距，问题也较多，应积极向经济发达的国家和IEC标准靠拢。努力学习经济发达国家的先进防火理论和实践，结合国情把电气线路的火灾减少到最低程度。另外，设计人员不参加各阶段和竣工验收，政府各职能部门不了解设计意图和工程设计的全过程，也是导致重大电气火灾及电击事故的重要因素之一，应引起各级政府主管部门的高度重视。第 14 页 共 14 页