压缩空气泡沫灭火装置在地下电缆沟中的应用

时彦霞 周东凯 王越超 赵 勇 韩延峰

（日照电力阳光设计有限公司，日照 276800）

随着电力行业的快速发展，电力设备的利用率越来越高。有的设备长时间超负荷运行，容易造成电缆连接区域绝缘老化、短路、过流、过载和漏电等情况而引发火灾。电缆隧道作为电力工程的重要部分，一旦发生火灾，不仅会导致大面积停电停产，而且恢复困难，从而造成巨大损失。因此，在电缆接头区设置安全可靠的自动灭火系统，以迅速扑救初期火灾，保障电力设施安全运行意义重大。

1 电缆火灾特点及对自动灭火系统的要求

电缆隧道中，电缆布置密集，数量多。当电缆长时间或超负荷运行时，容易产生大量热量引起火灾。电缆着火初期，烟大火小、延烧速度较慢，如果能及时发现，容易实现扑救。火灾发展到中期，电缆燃烧产生大量烟雾，束状电缆群出现明火，电缆隧道温度急剧上升，能见度明显下降，火灾会沿束状电缆向周围迅速蔓延。

电缆隧道空间狭窄，电缆发生火灾时局部热辐射很强，在燃烧电缆上方150～350 mm处温度较高。在电缆支架导热作用和热辐射的作用下，相邻的电缆会很快被引燃。如果没有及时扑灭火和控制火灾，待火灾发展到后期，束状电缆延燃，电缆隧道中的温度可达1 000～1 100 ℃，从而使电缆群体轰燃。此时，电缆隧道内电缆基本烧完，铝和铜等熔体流淌到地面，电缆支架扭曲变形，火灾逐渐衰减熄灭[1]。因此，电缆隧道发生火灾时，如果不能及早发现并及时扑灭，将造成严重后果。在一些电缆隧道中安装自动灭火系统，能够在火灾初期扑灭火灾，从而保障电力安全，降低损失。

因电缆火灾具有以上特点，所以电缆沟道灭火系统应具有控制和扑救火灾速度快、防复燃能力强、电气绝缘性好、喷放后处理简单快速以及能够针对电缆接头火灾设置局部应用保护等特点。

2 灭火系统的比较分析

目前，用于电缆隧道和电缆夹层的灭火装置主要有热气溶胶灭火装置、超细干粉灭火装置和细水雾灭火装置。

热气溶胶是一种化学灭火剂，常压下以固体的形式储存。灭火装置动作时，通过启动器引燃储存的固态物质，随后固态物质自身进行氧化还原反应，形成大量热气溶胶烟气进行灭火。它的优点是灭火效率高，系统无管网，安装简单，施工成本低，且不污染环境。但是，它也存在一些缺点：氧化还原反应中产生大量高温烟气，会造成二次损害；氧化还原反应中产生的高温烟气浓度高，能见度低，不利于人员逃生；高温烟气中的固体颗粒主要是金属氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、炭粒以及少量金属碳化物，会降低空气的电阻率；高温烟气中固体颗粒有很强的吸附能力，易腐蚀电缆及设备，引起电源短路。

超细干粉由具有灭火效能的无机盐和少量的添加剂经干燥、粉碎、混合而成的微细固体粉末组成，是一种干燥且易于流动的超细型粉末。它主要利用化学反应进行灭火，具有一定的物理辅助灭火作用。超细干粉灭火的有效性强，系统简单，成本低，灭火剂用量小，但长时间放置容易导致干粉结块，影响使用性能，同时喷放后的干粉残留粉末难清理。

高压细水雾灭火系统通过高压泵组加压，将水通过专用喷嘴喷射而出，形成高压细水雾滴进行灭火的系统。它的主要灭火机理是表面冷却降温、窒息作用和阻隔热辐射。高压细水雾灭火系统灭火效率高，用水量小，对环境无污染，但是喷嘴工作压强处于10.0 MPa左右，需设置高压泵组单元，设备体积大且安装比较困难，对水质和管材要求高等。

压缩空气泡沫是一种通过新方式产生的泡沫，通过将一定比例的压缩空气引入带压的泡沫混合液中，经混合后生成灭火泡沫再经过管路输出。通过这种技术产生的泡沫具有灭火效率高、防复燃能力强、对环境友好且适合大规模火灾的扑救等优点[2]。和传统的吸气式泡沫技术相比，压缩空气泡沫技术具有混合过程充分且均匀，用水量少，产生的泡沫具有良好的润湿性、附着性和覆盖性，良好的热辐射阻隔能力等优势。

各灭火系统性能综合比较情况，如表1所示。

表1 灭火系统性能综合比较

通过比较分析以上4种灭火系统，压缩空气泡沫灭火系统能够很好地扑灭电缆接头火灾，且具备抗复燃能力强、喷放后无残留等优点，适用于扑救电缆接头火灾。

3 压缩空气泡沫灭火系统发展及应用

压缩空气泡沫系统（Compressed Air Foam System，CAFS）20世纪30年代起源于德国，主要用于森林火灾的扑救。当时，CAFS构成简单，应用存在限制性。随着科技的发展，美国、加拿大、澳大利亚以及德国等对CAFS应用技术和系统设计进行了多项基础及应用性研究。因CAFS具有高科技、高效率以及环保的特点，备受全世界重视，逐渐成为当今国际火灾防护技术的研究热点之一。

压缩空气泡沫系统的初始目的是产生A类泡沫，用于扑救A类火灾，适应火灾的范围小。A、B类泡沫混合后会发生反应，凝结成胶状的物质堵塞管路，影响泡沫混合器的正常工作。通过研究，国外已成功将CAFS系统用于B类泡沫的消防车。两种泡沫通过转换电磁阀门，可使用同一个压缩空气泡沫系统产生泡沫。A类泡沫的混合比为0.3%，B类泡沫的混合比为0.5%，使得该系统既可扑救A类火灾，也可扑救B类火灾。当使用干泡沫（水气比为1:20）时，也可用于扑救和处理C类火灾、D类火灾以及文物和图书馆火灾，还可以用于喷涂热辐射防护材料[3]。

我国从20世纪90年代开始引进该技术，并在消防部队中配备了CAFS消防车，提高了消防部队的灭火作战能力，但目前还处于国外产品进入、国内产品跟进的发展阶段。因为环境保护和水资源保护等问题越来越受到人们的重视，尤其是对消防有特殊要求的情况，如一些石化易燃液体危险品的消防，所以近年来得到了快速发展。

通过大量研究，国外已经将压缩空气泡沫技术用于电气火灾的扑救[4]。在电缆接头区域设置压缩空气泡沫灭火系统，针对电缆接头区域设计局部应用保护，解决了电缆火灾易复燃、电缆隧道消防设施成本高、电缆隧道空间狭小使设备难以安装以及喷放后残留等问题[5]。

4 结语

目前，压缩空气泡沫系统还没有相应的国家规范。本文通过分析比较压缩空气泡沫灭火系统、超细干粉灭火系统、热气溶胶灭火系统和细水雾灭火系统的特点，得出压缩空气泡沫灭火系统能够很好地扑灭电缆接头火灾，且具备抗复燃能力强和喷放后无残留等优点，适用于扑救电缆接头火灾，拓展了压缩空气泡沫技术的应用领域。压缩空气泡沫系统虽然能够有效扑救电缆火灾，但是压缩空气泡沫的产品设计（包括气液流量比的设计、喷放泡沫的干湿程度设计和混合室的设计）以及其他应用领域值得深入研究。