电缆防火阻燃设计技术探讨

2013-04-10王爱梅

山西电力 2013年4期

王爱梅，张悦，张萍

（1.山西省电力勘测设计院，山西太原 030001；2.山西电力科学研究院，山西太原 030001；3.上海电力设计院有限公司，上海 200025）

0 引言

电缆是传输电能源的设备之一。一个2×600MW发电厂动力电缆约350 km、控制电缆约698 km；动力电缆的根数约2 965根，控制电缆根数约6 766根。电缆有一定的火灾危险性，如此之多的电缆一旦发生火灾将给国家和人民生命、财产造成巨大损失。因此,深入研究发电厂、变电站电缆火灾事故的特性，找准致火的原因，对应制定合理的电缆防火措施，减少电缆火灾事故是发电厂、变电站设计工作者面对的课题。早在上世纪80年代初，电缆防火已经开始研究。

1 电缆防火的设计依据及方法

1.1 电缆防火设计依据

发电厂、变电站的防火措施设计工作，必须遵守有关规程，以保持设计的合理性，其中规程及标准有：中华人民共和国国家标准GB50229—2006《火力发电厂与变电所设计防火规范》、中华人民共和国国家标准GB50217—2007《电力工程电缆设计规范》有关“电缆防火与阻止延燃”部分的内容、《中华人民共和国工程建设国家标准电缆工程规范》有关“防止电缆延燃”部分的内容、DLGJ 1542000《电缆防火措施设计和施工验收标准》、中华人民共和国国家标准GB50016—2006《建筑设计防火规范》和国家电网生[2007]883号《国家电网公司发电厂重大反事故措施(试行)》的通知。

1.2 发电厂和变电站电缆防火采用的方法

日本、前苏联、美国等国家对电缆防火采取的措施是使电缆火灾延燃受到抑制并达到自熄或全部采用阻燃电缆或耐火电缆。我国与之相类似在发电厂、变电站电缆防火设计中有电缆防火阻火隔墙，电缆防火层，电缆防火阻燃段，电缆穿越孔洞及隔层，电缆穿墙防火封堵，电缆穿保护管，电缆阻燃段两端涂防火涂料或阻燃包带，部分需要回路采用阻燃难燃电缆等方法。

电缆沟道阻火隔墙采用方法基本有两种。一种为防火砖+灰泥，砌筑灰泥材料比例为灰泥：水=3：1，砌筑后抹灰厚度不得小于10 mm。另一种为发泡砖阻火隔墙，在电缆之间、电缆与支架间、电缆与发泡砖间涂膨胀型防火密封胶密封。

电缆隧道阻火墙同样采用阻火包制作，便于更换电缆；电缆桥架、电缆竖井穿墙时的防火封堵，一般采用阻火包来进行封堵，这样便于工程改造及负荷变动时更换电缆。

电缆竖井穿楼板内防火有两种方法，耐火隔板、钢盖板中间夹石棉板封堵：竖井内采用上、下两张耐火板进行封堵，上、下两张耐火板上开好电缆孔，耐火板与电缆竖井之间采用弹性防火密封胶或防火堵料封堵之间缝隙，板与电缆之间采用膨胀型防火密封胶封堵，封堵厚度不小于50 mm。

孔洞防火封堵采用较多的方法是有机防火堵料封堵；与考虑经济性若更换较少的地段也可采用有机与无机防火堵料同时使用，采用此方法有机堵料与无机堵料比例约为1：3。

对于新建、扩建的300 MW及以上机组选用电缆时，应满足GB1266.5—1990类成束燃烧试验的阻燃电缆。新建、扩建的300 MW及以上机组重要回路，如消防系统、火灾报警系统、直流油泵、消防水泵及蓄电池直流电源线路、保安电源、事故照明等应采用满足GB1266.6—1990标准A类耐火强度试验的耐火电缆。电缆采用桥架架空敷设时设计采用难燃性槽盒。

1.3 发电厂和变电站阻燃设施实施部位

电缆防火技术主要采取“封”、“堵”、“涂”、“刷”、“包”、“隔”等技术措施。各种措施在发电厂、变电站电缆防火设计中的不同部位实施[1]。

1.3.1 阻火隔墙实施部位

在电缆隧道或重要回路的电缆沟道中公用主通道或沟内引接的分支处；多段配电装置对应的沟道适当分段处；至控制室、配电装置、发电厂发电机小间、电缆夹层的各通道口；相邻机组电缆通道接合处；电缆沟道与电缆隧道接口处；各辅助车间配电间电缆出入口；主厂房电缆通道通向外部的所有接口等处宜设置阻火隔墙。

1.3.2 防火层实施部位

在电缆通道与电缆竖井交叉口电缆竖井与各层楼板相接处；高压电缆与低压动力电缆层间；动力电缆与控制电缆的层间；在同类型电缆敷设在七层及以上的层间；电缆架空桥架最下一层；主厂房煤仓间的皮带层、锅炉房架空敷设及其他易积煤粉的部位最下一层等处应设防火层，其中在易积煤粉的部位最上一层还应设防火盖板。

1.3.3 阻燃段实施部位

在主厂房内易受到外部着火影响的区段；主厂房煤仓间的皮带层2台机组分隔处；集控室夹层两台机组分隔处。对电缆全部采用架空敷设时阻燃段还应设置在公用主通道引接的分支处；多段配电装置对应的适当分段处；长距离通道中相隔约60 m或通风区段处；至控制室、配电装置、发电机小间、电缆夹层的各通道口；相邻机组电缆通道接合处；各辅助车间配电间电缆出入口；主厂房电缆通道通向外部的所有接口。

1.3.4 孔洞隔层实施部位

电缆穿过土建预留的孔洞进入配电柜、屏、盘、动力箱、照明箱、控制箱时，在电缆敷设完后应对其孔洞采用阻火包、防火堵料或耐火隔板制作防火隔层。孔洞隔层可用于发电厂、变电站各类配电柜、屏、盘、箱的预留孔。

1.3.5 电缆穿墙封堵及保护管实施部位

电缆管穿墙孔可采用阻火包或防火堵料或水泥进行封堵。电缆保护管及电缆排管的两端采用防火堵料密封。电缆管口封堵厚度不小于50 mm。

1.3.6 防火涂料实施部位

电缆阻燃设施及实施部位两侧应在不少于1 m并在该区段内的所有电缆上施加防火涂料。电缆涂刷防火涂料前，应清洁电缆表面的锈蚀、油渍及灰尘；应均匀地顺着电缆长度方向至少涂刷两次，两次涂刷时间的间隔一般需4 h，干涂层厚度应达1 mm。

1.3.7 电缆用的阻燃包带实施部位

电缆的中间接头以及电缆终端头处应采用自粘性的电缆用的阻燃包带包扎(包括中间头处的相邻的电缆)，包扎长度为在以上的阻燃设施及实施部位两侧应不少于1 m区段所有电缆上施加防火涂料，以防止窜燃。

2 防火材料的选用要求

防火材料在选用时应满足一定的要求。阻燃性材料应符合现行国家标准《防火封堵材料的性能要求和试验方法》GA 161的有关规定；防火涂料、阻燃包带分别符合现行国家标准《电缆防火涂料通用技术条件》GA 181和《电缆用阻燃包带》GA 478的有关规定；用于阻止延燃的材料产品，除满足《电缆防火涂料通用技术条件》GA 181和《电缆用阻燃包带》GA 478的有关规定外还应进行按等效工程使用条件的燃烧试验满足有效的自熄性；用于耐火防护的材料产品，按等效工程使用条件的燃烧试验，满足耐火极限不低于1 h的要求，而且耐火的温度不宜低于1 000℃；采用的材料产品应适用于工程环境，必须具有耐久性、可靠性。

3 电缆防火设施方案比较

按照规范电缆防火封堵的实施位置，采用的方法是多种多样的，其产生的费用也不同。

3.1 2×600MW发电厂电缆防火封堵的实施方法一

电缆桥架防火隔层施工采用耐火隔板、桥架支持器和弹性防火密封胶；柜、屏、盘底部和顶部，备用柜、屏、盘、箱防火封堵施工采用防火涂层板、弹性防火密封胶和防火涂料；钢制电缆竖井防火封堵施工采用防火涂层板、弹性防火密封胶、防火涂料和钢筋；电缆沟道、隧道阻火隔墙施工采用水性电缆防火涂料、膨胀型防火密封胶、防火发泡砖和钢管；阻火段防火封堵施工采用水性电缆防火涂料、膨胀型防火密封胶、防火发泡砖和耐火隔板；电缆桥架穿墙防火封堵施工采用水性电缆防火涂料、膨胀型防火密封胶和防火发泡砖；电缆管穿墙、穿楼板防火封堵施工采用膨胀型防火密封胶；与热力管道平行、交叉的架空敷设电缆隔热。2×600 MW发电厂电缆防火封堵费用见表1。

表1 2×600 MW发电厂电缆防火封堵的实施方法一费用

3.2 2×600MW发电厂电缆防火封堵的实施方法二

电缆桥架防火隔层施工采用耐火隔板、桥架支持器，热镀锌和柔性有机堵料；柜、屏、盘底部和顶部，备用柜、屏、盘、箱及钢制电缆竖井防火封堵施工采用防火涂层板、阻火模块、防火涂料和柔性有机堵料；电缆沟道阻火隔墙施工采用阻火模块、防火涂料、柔性有机堵料和钢管；电缆隧道阻火隔墙施工采用阻火模块、防火涂料、柔性有机堵料、钢管和防火门；阻火段和电缆桥架穿墙防火封堵施工采用水性电缆防火涂料、阻火模块和柔性有机堵料；电缆管穿墙、穿楼板防火封堵施工采用柔性有机堵料；与热力管道平行、交叉的架空敷设电缆隔热。