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发电厂电缆防火设计浅析

摘要:电缆防火设计是发电厂消防系统设计的重要组成部分之一。发电厂内电缆的敷设方式包括:直接在空气中敷设;直埋敷设;穿管敷设;架空桥架、槽盒内敷设;电缆沟或隧道内的桥架或支架敷设等。文章分析了目前发电厂采用的电缆防火材料和防火措施,指出了发电厂电缆防火设计时应关注的问题。

电缆防火设计是发电厂消防系统设计的重要组成部分之一。发电厂内电缆的敷设方式包括:直接在空气中敷设;直埋敷设;穿管敷设;架空桥架、槽盒内敷设;电缆沟或隧道内的桥架或支架敷设等。对电缆可能着火蔓延导致严重事故的回路、易受外部影响波及火灾的电缆密集场所,应设置适当的阻火分隔。目前发电厂的电缆防火措施主要包括对电缆沟(隧)道、电缆夹层、开关柜及控制柜的防火封堵及穿越墙壁、楼板等处的电缆孔、洞、竖井的电缆防火堵料。在进行电缆防火设计时应严格按照GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》、GB50229-2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》及DLGJ154-2000《电缆防火措施设计和施工验收标准》中的相关规定执行。设计时应做到防火措施得当、用料估算准确。

1、主要防火材料及防火措施简介

1.1 主要防火材料简介

防火产品主要有电缆隧道防火门、防火包、有机堵料、无机堵料、防火板、防火涂料等。用于耐火防护的产品应满足工程使用条件下的燃烧试验要求。防火材料应满足GA161、GA181、GA478等国家相关标准。

有机防火堵料可由有机高分子材料、阻燃剂、粘接剂等制成,具有长期柔软性,遇火后炭化,形成坚固的阻火隔热层。质地较软,便于检修和电缆的更换,为施工提供了方便。适用于电缆贯穿孔洞、电缆穿管管口的阻火封堵。

无机防火堵料由耐高温无机材料混合而成,具有快速凝固的特性。适用于电缆贯穿孔洞、竖井的封堵。可与有机防火堵料组合使用,可构筑阻火墙、阻火段。

防火包的外包装由编织紧密、经特殊处理的玻璃纤维组成,内部填充无机不燃型材料及特种添加剂。防火包与有机防火、防火隔板等组合使用,可用于电缆穿楼板孔洞、穿墙孔洞封堵;构筑阻火墙、阻火段;竖井及槽盒端头封堵。

可根据实际情况利用防火包、有机堵料、无机堵料进行合理组合封堵。常规防火封堵材料比较见表1:

表1 防火封堵材料比较

材料项目

有机防火堵料 无机防火堵料防火包
主要组分树脂、防火剂、填料 快干水泥,防火剂,耐火材料玻璃纤维,耐火材料,防火剂
可塑性 固化结块包状,可堆砌
受火膨胀性受火膨胀受火不膨胀受火膨胀
适用性

管道及电缆穿孔洞封堵

较大孔洞,楼层间孔洞封堵

防火隔墙、隔层,贯穿大孔洞封堵  

主要特点可拆,可塑性好

具和易性,可流动,短时间固化

可拆,可堆砌 

其他防火材料:防火隔板,其按材质可分为如下几种:有机难燃型、无机不燃型、复合难燃型。防火涂料,适用于下列场所:涂覆于贯穿孔洞封堵层的一侧或两侧电缆,阻火墙两侧电缆或其他场所所需防火保护的电缆;涂覆于进出槽盒端头电缆及从槽盒内引出的电缆。近年来又出现了膨胀型防火密封胶、防火灰泥、防火发泡砖、防火涂层矿棉板等品种。

在工程实际应用中应结合不同封堵材料的技术经济性,结合使用条件优化选择。如:当电缆贯穿孔洞为适应扩建而留有较大空间时,除对电缆周围宜用有机堵料外,其他空间的填充可采用廉价的无机堵料、防火包等。

1.2 主要防火措施简介

1.2.1 阻火墙

阻火墙可选用多种防火材料组合构筑。阻火墙的厚度除应考虑其耐火极限外,还应考虑其墙体本身的强度。为防止火焰窜燃,阻火墙两侧电缆仍应涂刷防火涂料、缠绕阻燃包带或在墙两侧安装防火隔板,长度不小于1m。当无机防火堵料用在室外电缆沟或室内潮湿、有积水电缆沟时,应选用耐水型无机防火堵料。

1.2.2 阻火段

阻火段是在电缆桥架上的电缆防火分隔措施。设置阻火段的方法包括:单独用防火涂料或阻燃包带设置;在钢制桥架内加防火隔板、防火封堵材料组合来设置;用防火槽盒、防火封堵材料组合来设置。其中用长度不小于2m的防火槽盒、防火封堵材料组合来设置阻火段是最常用的一种方法。槽盒两端用防火包和有机防火堵料组合封堵或用有机防火堵料封堵,厚度应不小100mm,槽盒两端电缆宜涂刷防火涂料或缠绕阻燃包带,长度不小于1m。110kV及以上电缆相间可不设防火隔板。

1.2.3 层间防火

多层电缆桥架上的动力电缆上下层之间、动力电缆与控制电缆层之间用防火隔板或防火槽盒采取分隔措施,可防止因一层电缆着火后引燃其他电缆层。

1.2.4 孔洞封堵

电缆穿楼板孔洞应采用防火封堵材料、防火隔板等防火材料组合封堵,封堵厚度宜与楼板厚度齐平。

电缆穿墙孔洞宜用防火包和有机防火堵料或无机防火堵料和有机防火堵料组合封堵,厚度宜与墙体相同,以便于施工。

电缆进入盘、柜、屏、台的孔洞必须封堵,并应有防止小动物窜入而引起相间短路事故的措施。盘、柜可用防火隔板、防火包和有机防火堵料组合封堵,也可用无机防火堵料和有机防火堵料组合封堵。进入柜、盘电缆每一侧宜涂刷防火涂料或缠绕阻燃包带,长度不小于1m。

电缆穿过的管口应用有机防火堵料封堵严密。

1.2.5 电缆竖井封堵

竖井内封堵层可采用一层承重型防火隔板、无机防火堵料和有机防火堵料组合封堵或用两层承重型防火隔板、防火包和有机防火堵料组合封堵,用槽钢、角钢作支撑。

2 防火措施的设置原则

发电厂防火设计应基于不同的使用场合,根据电缆可能的着火和蔓延的情况,结合有关规程规范进行。对电缆进行防火阻燃措施处理,按封、堵、涂、包、隔等方法进行,能有效地防止事故的扩大化,减少事故损失,有效地把火灾控制在局部范围。

防火措施的主要设置原则如下:

建(构)筑物中电缆引至电气柜、盘或控制屏、台的开孔部位,电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞应采用电缆防火封堵材料进行封堵,其防火封堵组件的耐火极限不应低于被贯穿物的耐火极限,且不应低于1h。

电缆竖井宜每隔约7m设一封堵层。在电缆隧道或电缆沟的下列部位应设置防火墙:单机容量100MW及以上的发电厂的厂用母线分段处;单机容量100MW以下的发电厂,对应于全厂一半容量的厂用配电装置划分处;公用主隧道或沟内引接的分支处;电缆沟内每间距100m处;通向建筑物的入口处;厂区围墙处。

当电缆采用架空敷设时,应在下列部位设置阻火措施:穿越汽机房、锅炉房和集中控制楼之间的隔墙处;穿越汽机房、锅炉房和集中控制楼的外墙处;架空敷设每间距100m处;两台机组连接处;电缆桥架分支处。

防火墙上的电缆孔洞应封堵,并应采取防止火焰延燃的措施,其耐火极限应为3h。

对主厂房内易受外部火灾影响的汽轮机头部、汽轮机油系统、锅炉防爆门、排渣孔朝向的邻近部位的电缆区段,应采取防火措施。当电缆明敷时,在电缆中间接头两侧各2~3m长的区段以及沿该电缆并行敷设的其他电缆同一长度范围内,应采取防火措施。

靠近带油设备(如电缆终端或电压、电流互感器,燃油设施等)的电缆沟盖板应密封。

在电缆隧道和电缆沟道中严禁有可燃气、油管路穿越。在密集敷设电缆的电缆夹层内,不得布置热力管道、油气管以及其他可能引起着火的管道和设备。

其余设置原则应对照相关规程规范的要求执行,并应对照工程经验和现场实际反馈,做好细节处的设计。

3、发电厂电缆防火设计时应注意的事项

发电厂电缆防火设计应严格按照相关规程规范的要求进行,做到科学合理。近些年来,发电厂的防火设计已经逐渐成熟,各级设计人员已经较熟练地掌握了电缆防火的设计方法。但仍然有以下事项值得相关人员注意:

电缆防火材料在设计选用时,除了应满足防火性能外,还应考虑其使用环境、使用寿命、施工性、价格等因素。在采取电缆防火阻燃措施时,应考虑电缆防火材料对电缆载流量的影响。

各级电力设计院一般均编制有防火设计的典型图或单元图,套用率很高,极大地提高了设计效率。但随着新材料的应用,相关设计、验收规程或标准的修订、各项施工反措的发布等,该类型图纸往往没有得到及时更新,设计质量打了折扣,也给发电厂的实际运行带来了消防隐患。

随着精细化设计时代的到来,设计工作不但要保证合理性,同时要保证精细化。防火封堵材料用料的计算方面也要力求准确。对于扩建或改造工程,当原有防火封堵遭到破坏时,应对其修补或重新封堵,相关材料也应开列。

遇到设计国外发电厂项目时,要针对外方业主要求,采用灵活的处理办法。如中方总承包方有时采用消防系统全外包当地公司的模式,有时将除电缆防火以外的其他消防系统外包。当由中方设计电缆防火时,应多与外方沟通,力求设计图纸满足其要求。首先在材料选取方面,应根据业主要求,选择具有相关认证的产品。如南美、中东、东欧部分国家会要求采用具备UL或BS认证的产品。其次在设计时可寻求供货商的配合,编制深度恰当的防火措施典型图或单元图。

目前虽然我国的发电厂的电缆防火设计已经形成了比较固定的模式,但设计人员依然需要紧跟规程规范的修订、紧跟材料技术的发展,根据不同类型的使用场合、使用条件认真做好防火设计。



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