城市电力电缆隧道的防火和消防设计

孟晓禹

沈阳电力勘测设计院有限责任公司 辽宁沈阳 110003

近年来，随着我国经济发展和城市化进程的不断加快，越来越多的输电线路采用电缆隧道的方式敷设于城市地下。电缆隧道不仅便于电力工人对输电线路进行维护与更换，还在一定程度上减小了对地面景观的破坏。然而电力电缆隧道的火灾事故却时有发生，严重威胁了城市的安全运行[1]。

1 电缆隧道环境特征

电缆隧道作为一种对电缆进行保护的地下构筑物，因此其结构特征、自然条件和附属设施状态都会对隧道内火灾的发生发展造成影响。例如电缆隧道内通常会设置一定的防火分隔，防火分隔的设置间距直接关系着隧道内火灾的蔓延情况。此外，电缆隧道位于地下，因此通常伴着高温、高湿的自然条件，过高的温度和湿度会显著提高电缆火灾发生的概率。除了这些客观因素外，隧道内还布置有大量的附属设施，附属设施的状态也与电缆火灾的发生密切相关，例如接地箱能够有效限制电缆金属屏蔽层（金属护套）感应电压和设备故障过电压，该设备故障后电缆短路起火的机率会明显增大。

2 城市电力电缆隧道的防火和消防设计

2.1 用封、堵、涂、隔、包等措施

国外很多国家对用于电缆的防火涂料有明确而具体的规定，例如日本规定在电缆隧道里，每隔一段距离就必须涂刷一定长度的防火涂料，穿越防火隔墙两侧的电缆也必须涂一定长度的防火涂料；而俄罗斯对重要部位的电缆，要求使用耐火电缆，并在其表面涂刷防火涂料，以期达到双重防火要求。在隧道敷设的电缆上涂刷防火涂料，具体要求为:在每个防火门或防火隔段两端6m区域全部电缆涂刷防火涂料，在每个电缆中间头（或存在着火隐患的部位）两端6m区域全部电缆涂刷防火涂料，在电缆敷设密集区域所有电缆应全部涂刷防火涂料，电缆夹层的电缆应全部涂刷防火涂料。另外，还应该采用封、堵、隔、包等多种方式加强防火的效果。第一，用封、堵、隔的办法，要保证单根电缆着火不延燃到多根电缆。电缆沟、电缆隧道内每隔适当的距离就要设一道防火墙和防火门；电力电缆与控制电缆之间应设防火隔板等；控制电缆应采用全防火处理或采用阻燃电缆，以保证在任何紧急情况下主设备能安全地停止运转。第二，必须保证防火封堵的严密性和厚度。防火封堵不严密就失去了封堵作用，特别是电缆集中的地方，最好用软堵料以保证封堵严实。维护检查时，应及时将破坏的地方封堵还原。封堵材料厚度不够，电缆着火后火势会穿过封堵的材料蔓延。封堵材料的厚度应当与封堵面电缆根数成正比[2]。

2.2 加强对电缆头制作质量的管理和运行监控

据统计，因电缆头故障而导致的电缆火灾、爆炸事故占电缆内因事故总量的70%左右，所以，必须严格控制电缆头制作材料和工艺质量。要求所制作的电缆头的使用寿命，不能低于电缆的使用寿命；接头的额定电压等级及其绝缘水平，不得低于所连接电缆的额定电压等级及其绝缘水平；绝缘头两侧绝缘垫间的耐压值，不得低于电缆护层绝缘水平的2倍。接头形式应与所设置环境条件相适应，且不影响电缆的流通能力。电缆头两侧2-3m的范围内，应采用防火包带作阻火延烧处理。一般来说，电缆头是电缆绝缘的薄弱环节，所以，加强对电缆头的监视和管理是电缆防火的重要环节。终端电缆头不能放在电缆沟、电缆隧道、电缆槽盒、电缆夹层内，否则，必须登记造册，并使用多种监测设备进行监测。发现电缆头有不正常温升或有气味、烟雾时，及时退出运行，避免电缆头在运行中着火。各中间电缆头之间应保证足够的安全长度，两个以上的电缆头不得放在同一位置，电缆头同其他电缆之间应采取严密的封堵措施。在中间电缆头两端各6m的区域所有电缆涂刷防火涂料，并加设一个火灾探测装置；在每个电缆终端头的位置，设置手提式干粉灭火器。影响电缆隧道火灾后果的关键因素为电缆燃烧属性和电缆敷设情况，指标权重分别为16．7%和15．9%。电缆是电缆隧道中主要的可燃物，其外护套和绝缘层都具有很强的火灾危险性，可在隧道内关键部位采用热释放速率较小且阻燃的电缆，防止电缆火灾的扩大和蔓延。此外，电缆隧道内敷设电缆的多少直接决定了火灾规模的大小，将大量的电缆杂乱堆积在隧道中会显著提高隧道火灾荷载。因此，控制电缆之间的间距、减少电缆的敷设密度也是降低隧道内火灾风险的有效措施[3]。

3 结语

为了对影响电力电缆隧道火灾风险的因素进行识别，从火灾发生可能性和火灾后果两方面对电缆隧道火灾风险进行了层次模型的构建。针对构建的指标体系利用TFN-AHP和熵权法从主观和客观两方面对指标权重进行了计算。通过专家问卷的权重分析发现，影响电缆隧道火灾发生的关键因素是电力故障，影响电缆隧道火灾后果的关键因素是电缆燃烧属性和电缆敷设情况。因此，在工程实践中应该加强对隧道内电缆状态的监测，防止火灾的发生；在隧道中使用阻燃型电缆并且控制电缆敷设的数目，以减小火灾的后果。在研究方法上，相较于传统的层次分析法或通过构建模糊一致判断矩阵的模糊层次分析法，本方法利用三角模糊数和蒙特卡洛仿真分别对专家判断过程中的模糊性和随机性进行表征，并利用熵权法计算客观权重对主观权重进行了修正，实现了专家知识和经验与权重客观规律的叠加，权重确定更加科学、合理，从而确保了评判结果的可靠性。