电力电缆隧道消防技术方案分析

第３４卷第５期　２０１３年１Ｏ月　电力与能源　５４７　电力电缆隧道消防技术方案分析　高　轶　（上海电力设计院有限公司，上海２０００２５）　摘要：随着上海城市建设的快速发展和电力需求的增加，上海部分输电网已经向地下空间发展；随着电力电　缆隧道数量的不断增加，正在结合变电站进线通道和市政道路的改造，逐步建设电力隧道网络。通过分析上　海地区电力电缆隧道消防技术的应用方案，叙述了电力电缆及其附件的选型、温度在线监测及其消防报警系　统的应用，介绍了在电缆隧道中使用防火包带、防火封堵、防火隔断以及干粉灭火器的设置等防火措施。论证　了上海电网的电力电缆隧道消防技术方案是经济、合理、可行的，能够确保电力电缆在隧道中安全运行。　关键词：电力电缆隧道；温度在线监测；消防报警系统；防火包带；防火封堵；防火隔断　中图分类号：ＴＭ７５７．３　文献标志码：Ａ　文章编号：２０９５—１２５６（２０１３）０５—０５４７—０４　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｆｉｒｅ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃａｂｌｅ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｇａｏ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００２５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｃｉｔｙ，ｔｈｅ　ｓｃａｌｅ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ　ｔＯ　ｅｘｐａｎｄ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｆｉｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｌｅ　ｔｕｎｎｅｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｈｏｗ　ｔＯ　ｃｈｏｏｓｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｌｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｃｃｅｓｓｏｒｉｅｓ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｆｉｒｅ　ａｌａｒｍ　ｓｙｓｔｅｍ，ｆｉｒｅｐｒｏｏｆ　ｐｌｕｇｇｉｎｇ，　ｆｉｒｅ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎ，ｄｒｙ　ｐｏｗｄｅｒ　ｆｉｒｅ　ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｅｒ　ｓｅｔｔｉｎｇｓ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｒａｗ　ａ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｔｈａｔ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｈａｓ　ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ，ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｌｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｆｉｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｓｃｈｅｍｅ，ｔＯ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｂｌｅ　ｔｕｎｎｅ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｗｅｒ　ｃａｂｌｅ　ｔｕｎｎｅｌ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；Ｆｉｒｅ　ａｌａｒｍ　ｓｙｓｔｅｍ；Ｆｉｒｅ　ｔａｐｅ；Ｆｉｒｅｐｒｏｏｆ　ｐｌｕｇ—　ｇｉｎｇ；Ｆｉｒｅ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎ　０　引言　近年来，上海电网正在结合变电站进线通道、　市政道路改造，逐步建设电力隧道网络。以地下　隧道作为电力电缆的输送通道，既减少占地面积，　避免重复建设，还为将来的发展预留了空间。由　于大都市建设电缆隧道的重要性，因此采用合理、　科学的消防技术方案，遵循安全、可靠和有效的原　则，用以保障地下电缆隧道的安全运行，是目前建　设电力电缆隧道必须重视的一个大问题，尤其是　敷设有多回２２０　ｋＶ及以上电缆的地下隧道。　图１地Ｆ电力电缆隧道　段、变电站出口、黄浦江处。据文献［１］介绍：截止　到２００６年底，上海电网共有电力电缆隧道１６条，　其中过黄浦江的电缆隧道有４条　陆地电缆隧道有　ｌ上海地区电力隧道状况　目前，上海城区内还没有形成一定规模的电　力电缆隧道网络，依据上海电网的快速发展和用　电需求，在历年单项电力建设工程中，已经建设了　一１２条，已建电力电缆隧道的累计长度为１３．５５　ｋｍ。　上海电网主要电力专用隧道统计如表１所示。　２　电缆隧道防火技术方案　２．１　电缆及附件的选型　批地下电力隧道，如图１所示。　这些地下电缆隧道，一般都位于市区繁忙地　１）电缆选型　交联电缆在电气性能、防火性　５４８　高轶：电力电缆隧道消防技术方案分析　表１　上海电网的主要电力专用隧道　服役　年份　电缆隧道　隧道长　工艺　２２０　ｋＶ　电缆　防火措施　１　９８９　杨厂　ｌ　Ｏ７０　顶管　２回充油　防火槽、温度报警和灭火器　１　９８９　市南　５３３　顶管　３回交联　包防火带、温度报警和灭火器　１　９９２　福州路　５５Ｏ　盾构　２回充油　防火槽、温度报警和灭火器　１９９０　打浦路　５５Ｏ　盾构　２回充油　包防火带、温度报警和灭火器　２００３　复兴路　５２５　顶管　２回交联　光纤分布测温系统和灭火器　２００５　共同沟　１　Ｏ１５　盾构　２回交联　包防火带、温度报警和灭火器　２００６　新江湾　２　７００　大开挖　２回交联　包防火带和灭火器　／顶管　２００６　龙阳路　ｌ　６９Ｏ　顶管　４回交联　阻燃电缆、防火间隔、火灾　自动报警及联动控制系统　２００６　罗山路　３　５００　盾构　４回交联　包防火带和灭火器　２００９　于田路　１　２９８　盾构　２回交联　包防火带和灭火器　２０１０　路北京西　顶管／　２回５００　ｋＶ　防火间隔华　１５　３００　盾构　４回２２０ｋＶ　自动报警及联动控制系统　、在线检测、火灾　夏西路　能等方面均优于充油电缆，而充油电缆在运行可　靠性方面占有一定优势。交联电缆作为新兴技　术，一直在不断拓展和完善，代表着今后电缆技术　的主要发展方面。目前，上海电网新建的各个电　压等级的电缆线路，普遍采用交联电缆。　２）附件选型　主要指电缆终端和接头。电　缆隧道中主要为电缆接头，高压交联电缆接头按　其绝缘结构区分，有绕包型和预制接头。目前，在　上海电网中１１０　ｋＶ、２２０　ｋＶ电压等级电缆终端　和接头，预制绝缘接头占据了主导位置。　２．２电缆敷设方式　在敷设电缆时可以采取以下措施，提高电缆　防火性能。　１）防火包带和防火涂料＿２］．用于局部防火　要求较高的地方，达到较低费用取得较好的防火　效果。由于目前上海电缆隧道中均为大截面的电　力电缆，在热胀缩影响下可能位移较大，导致涂膜　刮损而不宜使用防火涂料；对于垂直敷设以及工　井内充油电缆接头盒两侧，考虑防火涂料难以完　全涂匀而且耗费工时较多，而包带的优点是施工　方便、易于检验其施工质量，且材质决定了包带比　涂料的耐低温性能好，适用于严寒地区使用。此　外，由于具有一定的机械强度，缠包于电缆上就兼　有机械保护之效能，故目前上海地区电力电缆隧　道中，电缆主要以包扎防火包带为主。　２）防火封堵¨３　电缆隧道内发生火灾，有相　当比例是因为隧道外火情蔓延造成的，因此电缆　与外部设备连接处的防火处理非常重要。防火封　堵是一种理想的电缆贯穿孔洞和防火墙的封堵材　料，能够有效地阻止电缆火焰窜延孔洞向邻室蔓　延。防火封堵主要分为防火包和防火堵料，如图　２所示。在上海地区电缆隧道中电缆穿越隔墙以　及隔板间，均采用防火封堵措施。　图４防火封堵　３）防火槽盒在防火槽盒内敷设电缆，籍助　于防火槽盒的结构可以防止外部火灾影响。由于　槽内密闭，缺乏外界的氧气补充，可以抑制电缆着　火蔓延，达到电缆被阻熄的效果。防火槽盒价格　昂贵，存在一定的弊端。一是使用时对电缆载流　量的影响巨大，根据《高压电缆线路》，使用槽盒的　电缆，其最大电流可能降低２ｏ　～３０　。二是电　缆隧道内往往集中了多回电缆线路，随着用电负　荷的提高，需要逐步扩容。防火槽盒的设置，将大　大增加后期电缆敷设的难度。目前，上海地区的　光缆、弱电电缆及控制电缆大多采用槽盒敷设，而　电力电缆一般要求经过技术经济分析后，再确定　是否使用。　４）防火隔断　在电缆隧道、电缆沟和电缆竖　井内，按技术规范要求的位置和距离设置防火间　隔，尽可能缩小事故范围，减小经济损失。电缆隧　道位于电厂、变电站内时，防火间隔要求低于１００　ｍ；电缆隧道位于电厂、变电站外时，防火问隔要　求低于２００　ｍ。较长的电缆隧道应每隔５００　ｒｎ设　置一个防火间隔，防火间隔的耐火极限不超过　４　ｈ，防火墙上的门为甲级防火门。电缆运行时需　要通风散热，因此不可将防火门长期关闭，只有在　发生火灾时才自动关闭密封。根据上海市电力公　司《关于做好２０］２年消防安全工作的通知》要求，　长距离电力电缆隧道中必须设有防火隔断。目前　复兴路、市南等电力隧道，均按照此要求进行消防　设施改造。　高轶：电力电缆隧道消防技术方案分析　５４９　２．３　灭火设备　目前，在隧道内大多配置手提式灭火器，每隔　一定距离放一个防火器箱，内设磷酸铵盐干粉灭　火器（ＭＦ／ＡＢＣ４）若干。干粉灭火装置将传统灭　火系统的灭火剂存储、释放、自动感应温度启动等　功能集于一体，安装简单、调整方便、灭火针对性　强。干粉灭火装置免维护时间长，只需每年对装　置进行例行巡检即可，可减少日常的维护费用投　资。目前，在一些重要变电站已经安装水喷雾系　统、水喷淋灭火系统、细水雾灭火系统和气体灭火　系统。由于工程造价较高，电缆隧道还没有使用。　２．４在线监测及消防报警系统　，　电缆隧道设置温度自动探测报警与控制系　统，一般考虑各种点式感烟探测器、线型感温电缆　和空气样本分析系统。点式感烟探测器安装在电　缆隧道的顶部，易受灰尘、潮湿、振动和电磁干扰　等因素的影响。特别是在潮湿的雨季，感烟探测　器因无法判别是水蒸气的升腾还是烟雾，有时会　发生误报。还有就是极度潮湿下的电磁干扰也会　发生误报。　为此，目前电缆隧道内推荐一种用于实时测　量空间温度场分布的光纤温度传感系统，自动连　续测量光纤沿线的温度，测量距离在几千米，空间　定位精度为米级，特别适用于需要大范围多点测　量的应用场合。这种光纤传感技术在高压电力电　缆、电气设备因接触不良原因易产生发热的部位、　电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压　器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的　应用前景。　图３光纤温度监测系统的原理示意图　对电缆隧道内的温度监控，可以将测温光纤　随电缆隧道敷设在电缆支架上。而对电缆的监　护，可以将测温光纤贴在电缆表面，在取得电缆表　面数据后，将电缆的负荷电流同时描成一组相关　曲线，并从电流值推算出芯线导体的温度系数，从　表面温度变化与导体温度变化之差＜相同时刻作　比较＞便可以求出表面温度与运行负荷电流的相　互关系，并以此来支持供电系统的安全运行。　根据文献［６］介绍，现在光纤温度监控系统产　品中包含可以根据电缆表面所测温度推算电缆导　体温度、电缆载流量数据的附加软件，而且通过实　验证明，其计算结果与实际情况基本相符。使用　该系统后能实时了解电缆运行状况，有利于电缆　负荷的动态优化，使线路利用达到最大值。倘若　电缆出现过负荷运行，电网调度将在第一时间获　知，通过转移负荷或者切断线路的方式，及时纠正　电缆线路的异常运行状态，避免电缆线路因过热　产生火情。　光纤温度监控系统安装比较简便，如图４所　示。只需在线路两侧变电站内增加控制、监测和　报警设备，线路沿线仅需在电缆表面增敷一根光　缆，不用额外空间。　防火尼龙扎带　。ｆ　～　１日＇隔１５ｃｍ　图４光纤测温光缆敷设示意图　火灾报警控制系统由主控制器、探测器、手动　报警按钮、声光报警器等设备组成，当发生火灾　时，探测器将火灾信号送至主控制器，在主控制器　上能显示火灾发生的时间、地点，并发出报警信　号。同时，火灾报警主控制器联动关闭隧道内防　火门，以便阻止火焰蔓延。通过无线模块将报警　信号发送至相关值班人员的手机。　目前，上海地区对隧道中重要电缆线路均采　用温度在线监测系统，不仅可以及时发现故障采　取措施避免火灾，还能在线监测电缆载流量，为电　缆安全运行提供保障。　３　结语　以往上海电力电缆主要采用排管敷设方式，　随着都市经济建设的快速发展、电力需求的不断　增长，排管敷设很难满足中心变电站间电力联络　（下转第５５２页）　５５２　王宜民，等：地基处理及强夯施工质量控制　夯沉量、夯点施工起止时问。　对强夯置换区域施　３．３强夯后地基承载力的检验　工，要检查置换深度。　１）强夯后要对强夯地基进行检测，碎石土和　４）施工过程中，应对各项施工参数及施工状　砂土地基的间隔时间为７～ｌ４天；强夯置换地基　况进行详细记录。　的间隔时间为２８天。　３．２质量保证措施　２）检测手段采用原位测试方法。对于复杂　施工过程中的质量保证措施如下：　场地或重要建筑地基，每３００　ｍ　不少于一个检测　１）为保证地基加固效果，雨季施工做好场地　点，故在站区内测量６１个点。　排水。　２）下雨前将已夯完的夯坑及时推平，防止夯　４　结语　坑积水。　洋山换流站土建采用强夯施工方法，具有加　３）起重机设防背杆缆绳，减轻起重机臂杆在　固地基效果显著、适用土类广、设备简单、施工方　夯锤落下时的晃动反弹和避免机架倾覆。　便、节省材料、施工期短、施工文明和施工费用低　４）起重机应支垫平稳，遇软弱地基用长枕木　等特点。实践证实了，在采用不适合耕地的低洼　或路基板支垫。　地，经回填后作为建筑场地的情况下，得到推广应　５）夯点中心位置用明显标志标出。　用，是合适、可行的。通过回顾与总结±２００　ｋＶ　６）强夯施工时要有组织、有顺序地进行，避　舟山多端柔性直流洋山换流站地基强夯压实处理　免漏点。　工程，给出了现场进行强夯处理的技术参数和施　７）夯锤落下后倾斜时，及时将夯坑填平。若　工流程，以及在实施强夯法过程中对工程质量的　倾斜超过Ｄ／４时（Ｄ为夯锤直径），该击点无效，　监控措施，为今后变电站采用强夯法处理地基项　推平重夯。　目积累了经验。　８）施工前组织全体人员进行技术交底。　收稿日期：２０１３－０８　１８　９）设专人负责现场质量检查，做好记录。　作者简介：王宜民（１９５４一），男，工程师，大专，从事电力工　ｉ０）强夯施工应该严格按照确定的强夯参数　程土建技术工作。　进行施工。　（责任编辑：杜建军）　（上接第５４９页）　火灾，还能在线监测电缆载流量，为电缆安全运行　线的需要，部分输电网将向地下空间发展。而大　提供保障。上海地区电力电缆隧道中的重要电缆　容量变压器和大截面电缆的应用，对上海地下电　线路，均设有温度在线监测装置。　缆通道容量和安全，提出了更高的要求。　参考文献：　通过对上海地区电力电缆隧道运行状况的调　［１］　夏凉．中心城区电力隧道规划选线问题研究一　以世博站　研，分析和总结了在电力电缆隧道内应用的主要　进线电力隧道为例．上海城市规划，２０１０（４）：４５　４９．　消防技术。　Ｅ２３曹春平，杨文威，王怡风，方浩等．隧道内高压电力电缆阻燃　１）电缆隧道内采用交联电缆，接头使用预制　性能的研究ＥＪ］．华东电力，２００９（１１）：１８９８—１　９０１．　Ｅ３］朱保汉，李晖．电缆防火封堵设计．建筑电气，２００７（９）：６１　型绝缘接头。　６４．　２）敷设电缆时采取相关措施，例如：电缆裸　［４］康明．光纤感温探测技术在隧道消防保护中的应用．山西建　露部分与接头两侧，包扎防火包带；电缆穿越隔墙　筑，２００８（１６）：３０８—３０９．　或隔板间实施防火封堵；敷设光缆、弱电电缆和控　Ｅ５］张鸿，张国伟．浅谈电缆隧道辅助设施的设计．云南电力技　制电缆是否采用槽盒，需要经过技术经济评估；长　术，２０１０（２）：６５　６６＋７２．　距离电力电缆隧道必须设有防火隔断。　Ｅ６］高小庆，鲁斌，徐萍．５００ｋＶ电力隧道主要辅助系统设置研　究．华东电力，２００９（１１）：１８９３一ｌ８９７．　３）电缆隧道内的灭火设备采用干粉式手提　收稿日期：２Ｏ１３一Ｏ８　２９　式灭火器。　作者简介：高　轶（１９８１一），女，工程师，本科，研究方向为　４）温度在线监测和消防报警系统的应用，不　电气消防技术。　仅可以在线检测隧道内电缆安全运行状况，避免　（责任编辑：杜建军）