建筑中电气线路的火灾及其防范

薛国峰

摘要:建筑电气火灾中,电气线引发的火灾占电气火灾的60%以上。我国的防火标准与国际ICE标准有效大的差距,国内耐火母线槽还没有制造标准,线路敷设缺乏具体措施。本文介绍配电线路的选择、安装及其保护的具体要求,以利电气线路火灾的防范。

关键词:短路故障;接地故障;电气线路火灾;漏电电流动作保护器

1 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10KV-380/220V配电线路,是将电能分配到各类用户。建筑的用户是各类电能用户之一。

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,由供电部门负责动行、维护和治理。建筑或建筑群内部的配电系统,是指建筑群围内生活小区的降压变电所;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,电热等配电系统。

2 中、低压配电及配电方式

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。高层建筑的火灾自动警系统和消防联动系统、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非凡重要负荷。

国内大型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。根据配变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绝缘导体及其电气保护,对防止和减轻电气线路火灾能起到积极作用。

3 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,应重点考虑地震和水的二次灾难、防雷及防火等方面的因素。就防火而言,从国内外很多可证实的火灾案例,可证实高层建筑物内各部位装修材料燃烧性能等级,不可超过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建筑防火规范和超高层建筑物内部装修设计防火规范可遵循。任何建筑物和内部装修本身的不燃化是有局限性的,而电能分布在建筑物内、外各个部分,任何完善的防火治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治理,但由于种种原因也常意外地隐藏着电气线路火灾的危险。电气火灾的危害案例最多的还是线路,如电缆、电线等配电线路。高层、超高层建筑,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,非凡是塑料多数为易燃、可燃性的物质,设计和使用时必须充分注重,应严格按照消防法规的要求设计、选型及安装敷设。

4 选用电缆桥架的原则

目前在建筑工程中,大都采用一种1.5-2mm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的电缆桥架,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耐火桥架,钢材厚度为2.5mm,这是考虑在火灾时30分钟至1.5小时的耐火要求,钢制桥架不致于软化,造成耐火电缆的坠落。另外也利于耐火电缆扫散热,耐火电缆答应在950-1000℃高温中工作90min,故不必采用耐火桥架,反之则是一种浪费。普通电缆和阴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告。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℃;当室内温度为925℃,燃烧时间为60min时,内腔温度为115℃。

5 配电线路敷设的防火蔓延措施

上述介绍了普通电缆、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电力电缆在进入建筑物内电缆的敷设应采用金属钢管和铜墙铁壁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电力电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。

6 层间及防火分区耐火墙贯通部分的防火处理

高层、超高层建筑的电气竖井比较长,一但发生火灾,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50-100mm,以防止水进入坚井造成强、弱电线路的水的二次灾难。尤其在有火情时,确保火灾自动警系列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"的方针也是生要举措之一。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。

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。非凡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。以免火热势从一个防火分区,经线路通道窜入另一个防火分区的线路通道,而扩大火势。

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缆线槽内,外壳应刷防火涂料。

7 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及线路的长期过载。当电气线路发生故障时,必须迅速切故障,缩小故障的时间和范围,同进也降低了电气线路火灾的几率。

配电线路应设过负荷保护电气线路短时过载是正常的,如电动机起动时间不长,不会超过母线槽、电缆、电线的答应温升,也不会对线路造成损害。稍微的过负荷假如时间较长,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,将会长时间超过答应温升,导体绝缘将会加速老化,综合短绝缘导体的使用寿命。严重的过负载,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。

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具体介绍过,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,而在建筑的电源进户侧,设置四刀开关,并地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I△m≤300mA-500mA。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。

8 结束语

我国建筑电气线路火灾防范的理论与经济发达国家有不小的差距,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。