电缆隧道自动防火技术在火力发电厂的应用

白爱平

(神华国能(神东电力)集团神东热电公司， 内蒙古 鄂尔多斯 017209)

0 引言

电缆隧道是整个电厂运行的命脉，应避免因电缆隧道火灾引发机组故障，为电缆隧道设计完善的火灾自动报警系统及防火隔断装置，可在火灾发生时提前报警，而自动防火门自动关闭，起防火隔断作用，可将损失降到最低，以确保机组设备正常运行。

1 电缆隧道存在的安全问题

电缆隧道一般为地下密封式结构，用混凝土浇筑而成，内部高度有限，只在相应位置设有检修孔，通风和采光条件比较差。火灾时，烟气排出难度大，内部能见度几乎为零，外部扑救人员及消防设备不可能进入，扑救非常困难。地下电缆隧道一般都比较长，电缆分层敷设，密度大，一旦着火，很容易延燃[1-2]。

电缆隧道中防火门的关闭问题一直困扰着许多火力发电厂：如果电缆隧道的防火门始终处于关闭状态将引起电缆隧道通风不良，局部电缆温度过高容易引发电缆火灾；如果电缆隧道防火门始终处于敞开状态，电缆隧道的通风问题解决了，一旦发生电缆火灾，火焰通过隧道防火门窜入没有发生火灾的区段，会扩大事故范围。为解决这一问题，电缆隧道防火门在正常情况下是敞开的，能够保证电缆隧道通风良好，当电缆隧道内发生火情时，电缆隧道内的任意报警装置(报警点)报警触发电缆隧道防火门自动关闭，关闭后的防火门仍然可以人工开启，防止工作人员被关在电缆隧道内[3]。

2 自动报警监控系统

2.1 系统构成

在电缆隧道内安装常开式防火门，发生火情时关闭防火门，使电缆隧道形成火灾分段隔离状态，保证火灾不蔓延。在消防集中控制室及现场皆能控制防火门的开关。

电缆隧道内温度探测报警系统，使电缆隧道内电缆温度能够及时、准确地显示到集中控制室，为超温报警提供准确的早期信息。

该系统采用环形总线式网络结构，可以有效保证系统运行，系统中任意点线路断路时，系统仍可稳定运行，通过感温电缆经信号总线及输入模块将电缆隧道内的报警信息实时传送给集中控制器的计算机进行数据处理及分析，如有异常则进行闭门操作。

该系统主要由可恢复式线型感温电缆、感温电缆调制解调器、甲级钢质防火门、防火门闭门器、防火门释放装置、报警系统配套输入、输出模块以及防火墙、自动防火门监控系统等组成。感温电缆表层采用正弦波接触式敷设，有效保证多点接触，多点保护。

现场所有输入、输出模块及调制解调器均安装在模块箱内，防尘、防水效果良好。

防火门采用甲级钢质，门扇内填充耐1 200 ℃以上高温，耐火极限不低于1 h的优质防火阻燃材料，并配套不锈钢五金配件，确保防火门的开关灵活。

阻火墙采用防火隔板及阻火包等材料定制，厚度不小于480 mm，阻火墙两侧不小于1.2 m范围内的电缆涂刷防火涂料，刷防火涂料前对电缆表面进行清理，在砌筑防火墙的同时，还应考虑电缆沟排水和鼠害，确保防火墙的稳固性。

自动防火门监控系统将主厂房电缆沟分若干区域进行监测，每个防火门一个监控画面，平时画面循环显示，一旦报警，画面自动定格并显示报警探头的位置和防火门的关闭情况[4]。

2.2 工作原理

当电缆隧道内电缆温度升高时，敷设在电缆表层的感温电缆遇热报警触发感温电缆调制解调器，将报警信号由报警系统输入模块传输至火灾自动报警主机，主机接收报警信号后，联动发出关闭防火门的指令，通过信号总线传输至现场的输出控制模块，由输出模块执行指令发出控制信号给防火门释放装置，防火门释放装置接收到释放信号后，释放防火门，并将防火门已释放的反馈信号通过输出模块反馈给自动报警主机，利用闭门器的拉力将防火门拉至关闭状态，起到隔离火灾的作用。

2.3 常开式防火门系统

防火门的主要功能有2个，一是保护作用，二是阻隔作用。阻隔作用又体现在室(户)火灾不外窜及火灾通道上的阻隔，这样防火门将火灾限制在局部范围内。防火门质量严格遵循GB 12955—2008《防火门》相关要求。在电缆隧道内采用甲级钢质防火门，配套防火门专用配件，确保防火门开关灵活，不卡涩。采用具有机械储能功能的闭门装置，极大地减小了防火门关闭的启动电流。通过防火门位置继电器输出，可在监视终端查看防火门的开、闭状态，每段电缆隧道的感温电缆报警后，启动联动该保护区域两侧的防火门关闭。防火门平时是常开状态，配装优质防火门闭门器，加装防火门电磁释放器来实现火灾时关闭防火门的功能。防火门电磁释放器由释放器主体(安装于墙面)和钢丝绳锁扣(安装于防火门门扇)构成，平时无源，通过锁扣装置上锁后保持防火门的常开状态，火灾时瞬间由消防控制中心发送指令，受电脱开锁扣装置，释放防火门并自行恢复不通电状态；防火门在闭门装置作用下自行关闭，并反馈门状态信号到消防控制中心，也可按下自带的手动释放键，现场手动关闭防火门。

2.4 温度探测报警及防火门联动系统

系统采用可恢复式感温电缆敷设，电缆隧道内电缆分为6层，在所有电缆层表面敷设感温电缆，并在感温电缆调制解调器上设定固定报警值，一旦电缆隧道内电缆超过预设报警值，要及时报警至消防控制室，以预警的方式达到保护电缆隧道之目的。

推荐每根感温电缆的安装使用长度不超过500 m；微处理器可设置2级火警输出，每级可设置8种报警温度，二级火警输出的报警温度设置等级必须大于一级火警输出的报警温度设置等级；出厂时设定的报警温度设置为：一级火警输出的报警温度为85 ℃，二级火警输出的报警温度为105 ℃；探测器可设置感温电缆的最高使用环境温度，出厂时的环境温度设置为50 ℃。

对电缆沟内铺设的线型感温探测器，线型感温探测器按照国家行业标准、相关技术规范的规定，按S形布置整理铺设，并对测量回路进行传动和联动试验。

感温电缆系统由感温电缆、微处理器和终端盒三部分组成。在正常监视状态下，微处理器电路内的桥路处于平衡状态，此时微处理器的绿色运行指示灯按一定周期闪亮。当感温电缆导体本身断裂或导体间短路时，黄色故障指示灯闪亮，故障继电器动作通过其无源触点自动向报警控制器传输故障信号。在发生火灾时，感温电缆周围的温度达到探测器预先设定的额定动作温度，感温电缆的绝缘电阻下降使桥路失衡，导致处理器上红色火警指示灯亮，火警继电器动作并通过其无源触点自动向报警控制器传输火警信号。

有效保证电缆沟内的报警信息实时传送给集中控制器的计算机进行数据处理及分析，如有异常则进行闭门操作，并声光报警。

防火门联动系统应全部采用网络数据传输方式，并采用循环冗余校验码(CRC)校验方式，CRC的检错能力很强，它除了能检查出离散错误外，还能检查出突发错误。

系统具有防电压击穿功能，严防一次电压传入，二次造成电压反击事故。系统应耐低温，运行可靠，不误报警。

监视及控制终端包括工控机、显示器、数据通信单元，要放在有人值班的地方，所有数据最终要上传到集控室现有主机监视，主要在原有消防自动报警系统的基础上进行扩展，如需功能模块或通道扩展，由实施厂家在原有系统基础上进行集成。

火灾报警集中控制器闭门控制要求能够采集防火门两侧的模拟量型温度探测器输出的信号，当温度超过设定的限值发出报警时，释放防火门，按键可以手动释放防火门(释放防火门按键能实现远方主机和就地控制)；能够采集防火门的开闭状态，可以单独控制一个防火门，也可以通过控制中心控制多个防火门。

为了使防火门系统更稳定地运行，防火门控制系统采用直启方式敷设线路，有效避免因线路故障使所有防火门都不能使用的现象发生。任意防火门故障不影响其他区域的设备正常通信。

防火门控制系统采用24 V直流电源可带电检修及维护，电源线、地线、启动输出线、停止输出线满足如下要求：回路总线线径应大于1.5 mm，总线回路电阻小于40 Ω，在线路通过最大电流时，线径粗细应保证线路压降小于1 V；联动设备较多时，还应考虑控制器的负载能力。

感温报警系统和火灾自动报警系统能够实现相互通信和数据传输。

2.5 线型感温探测器的敷设

应用于电缆隧道等电缆火灾区域的测温、感温电缆可采用正弦波接触式敷设或直线悬挂敷设。正弦波方式对温度的灵敏度相对高一些，但在工程应用中，为了抽换、检修、维护动力电缆方便，也常采用感温电缆架空的安装方式(感温电缆架空安装时，宜在动力电缆拖架中心位置布置，当拖架宽度超过600 mm时宜安装2根感温电缆)。具体安装如图1所示。

图1 正弦波方式测温、感温电缆的敷设

2.6 自动防火门监控系统

自动防火门监控系统将主厂房电缆沟分区域进行监测，每个防火门设置一个监控画面，平时画面循环显示，一旦报警，画面自动定格并显示报警探头的位置和防火门的关闭情况。

该系统由下位机适时采集现场的数据，通过光缆传给控制中心，控制中心根据上传的数据和用户的设置产生控制指令，通过光缆送到下位机，下位机开始执行，并将结果返回到控制中心，从而完成现场的监控。视频监控系统采用一级架构，通过前端重点区域设置的高清晰度摄像机，采集图像信号，监控中心可监视所有区域，并可对每一路图像信号进行录像。

3 结束语

电缆隧道自动报警监控及自动防火门技术的投入和使用，对电缆隧道的防火工作是一个极大的推进，在技术上保证了电缆沟及时分段阻燃的实现，在理念上也使我们对电缆防火重要性的认识得到了加强。电缆隧道自动报警监控及防火技术是适合火力发电厂电缆隧道安全防火的有效方案，今后必然更加广泛地应用于现场实际。

参考文献：

[1]杨光，祁亚东.钢铁企业电缆隧道火灾自动报警系统设计[J].消防技术与产品信息，2010，30(6)：8-10.

[2]孙沁莹.关于钢铁企业电缆隧道火灾自动报警系统设计的思考[J].中国高新技术企业，2011，21(9)：66-68.

[3]曲广军.光纤光栅感温火灾探测系统在电缆隧道的应用[J].消防技术与产品信息，2005(12)：19-20.

[4]秦科雁,郑小波,童潮镇.电缆隧道消防报警系统的选择[J].消防技术与产品信息，2003(11):28-32.

[5]李湛初.电缆隧道的通风设计[J].制冷，2001,20(4)：76-77.

[6]GB 50217—1994 电力工程电缆设计规范[S].