建筑电气线路防火系统设计样本.doc

民用建筑电气线路防火系统设计初探

摘要：据全国火灾事故统计分析，因电气线路着火造成火灾事故在其中占有很大百分比。电气线路故障引发火灾过程以下：电线、电缆局部着火后，火势快速蔓延，同时产生大量有毒烟气，对人体组成威胁，致使消防人员不能靠近火场立即扑救。
关键词：电缆 管线 线槽 防火设计

　　线路绝缘胶皮燃烧产生氯化氨和空气中水分相结合，化合成稀盐酸附着在电气设备、仪器装置上生成导电薄膜，严重降低了机电设备和一、二项接线回路绝缘性能，直接影响机电设备和发电机组安全运行并缩短其寿命。所以为预防电缆引发火灾和尽可能降低氯化氢等有毒气体产生，迫切需要中国相关部门重视电气线路防火管理、监督和科研工作，并采取有效预防方法降低电气线路火灾发生率。

　　 1 电缆、电线及母线槽防火设i,-I-选型

　　任何民用建筑和内部装修本身不燃化是有不足，而电能分布在民用建筑物内、外各个部分。尽管消防部门年年全部强调加强防火管理，注意用电安全，但任何完善防火管理全部不可能使电气引发怒灾几率为零。

　　电气火灾危害案例最多还是线路，如电缆、电线(包含母线槽)等配电线路。多年来，因电缆、电线、母线槽着火延燃酿成重大火灾，中国外时有发生，已引发大家深切关注。民用建筑物尤其是高层、超高层民用建筑，除认真考虑建筑物及装修材料不燃化外，电气设备、配电线路所采取各类电缆、电线、母线槽更需要采取阻燃化、难燃化和不燃化方法。

　　 10l阻燃型电缆、电线

　　含有阻燃性能PVC绝缘和护套电缆、电线，耐温有70℃、90℃、105℃之分，阻燃特征氧指数为32级以上。阻燃型电缆、电线不易着火或是着火后不延燃，离开火源能够自熄。但用阻燃材料作导体绝缘有一定不足，它仅适适用于有阻燃要求场

　　所。耐温105℃绝缘导线也称作耐热线，用于温度较高场所。

　　日本JISK7201标准中要求了按测得氧指数对材料难燃性进行判定等级：

　　材料难燃性进行判定表

　　难燃等级 一级 二级 三级 四级 五级

　　 材料氧指数 >30 27~30 24~27 21~24 <21

　　 1．2铜护套、氧化镁粉绝缘铜芯不燃电缆

　　 一级负荷尤其关键负荷中，如消防电梯、消防泵、应急发电机等电源线，应主动推广铜护套铜芯氧化镁绝缘防火电缆(简称为MI电缆)。MI电缆和耐火母线槽是预防和扑救高层、超高层民用建筑火灾关键举措之一。MI电缆价格比阻燃电缆价格更高，敷设方法均为明装敷设。

　　 MI电缆有以下特点：

　　 (1)防火、耐火、耐高温。铜护套、铜芯线熔点为1083~C，无机物氧化镁粉绝缘材料在2200~C高温下不熔化，有很强防火、耐火性能，且氧化镁绝缘材料被紧密地挤压在铜护套和铜芯之间，MI电缆部件全部用丝扣连接，任何气体、火焰全部无法进入设备和电缆内。能在250~C高温环境中长久安全工作，用在应急发电机、消防电梯和消防泵低压配电线路上，可为消防人员火灾扑救赢得时间和提供确保；

　　 (2)无烟、无毒，有利于大家撤离火灾现场，更有利益于消防人员扑救；

　　 (3)防水、耐腐蚀性能高。铜护套本身就含有良好防腐性能，MI电缆在民用建筑中无需套塑料护套。铜护套为无缝铜管制成，即使浸泡在水中也可长久安全通电运行；

　　 (4)无辐射、无涡流、过载能力强。铜护套有很高防磁性能，能起到很好屏蔽作用，还能预防辐射。单芯电缆无涡流效应，故铜护套不会发烧。和相同截面其它阻、难燃型电缆相比较，MI电缆内无机绝缘氧化镁材料短路和过载时不存在绝缘软化和损坏，也不会自燃。因为其过载能力很强，依据负荷计算电流选择线芯截面时没必需放大1~3级，这在性能价格比上较为可取；

　　 (5)机械强度高，外径小，使用寿命长。MI电缆铜护套、绝缘粉、铜护套三维一体结构，在机械撞击和外力敲打下也不会损坏，确保电气和绝缘性能指标不变。因为特殊结构和机械强度高，铜护套外部直径比其它阻燃、耐火电缆要小，所以占地面积就小。氧化镁粉是无机材料，化学性能极为稳定，也不存在老化问题。铜护套在民用建筑中几乎能达成永久性保护作用，而其它有机材料作绝缘导体，在不过载情况下其寿命为15-20年。阻燃电缆和难燃电缆只要经火烧烤后，外部有机绝缘材料就会软化，失去或降低电气和绝缘性能。火灾燃烧后，通常全部要更换。而MI电缆在火烤后，氧化镁无机绝缘材料不会降低电气和绝缘性能，仍可继续使用，无需更换；

　　 (6)安全可靠性高，MI电缆铜护套本身就是很好PE接地线，确保人身和设备安全运行，无须另增设一根PE地线；

　　 (7)使用灵活方便。在民用建筑中配电线路，只要满足敷设高度在2．5m以上，MI电缆就无须要求机械保护。MI电缆可直接敷设在天棚内，无需金属封闭线槽保护。

　　 1．3密集型插接式母线槽

　　配电线路采取密集型母线槽和传统电力电缆配电方法相比较，有很多突出优点。如体积小、结构紧凑、占用空间位置小；传输电流大，能很方便地经过母线槽插接式开关箱引出电源分支线；选材优良、设计精巧，含有较高电气及机械性能，外壳接地好，安全可靠。所以，在中国外高层和超高层民用建筑低压配电干线中广泛采取。密集型母线槽，不如空气式母线槽插接孔引出分支回路随意性强，但防火性能好。密集型母线槽敷设必需现场实测，安装线槽长度正确度要求较高，母线槽插接式开关箱高度也应依据设计确定。

　　密集型母线槽分类以下：

　　 (1)一般密集型母线槽：采取中国名牌热缩套管，精细加工组装，绝缘性能可靠，寿命可达20年，免维护。但不阻燃，该母线槽可作为一般多层民用建筑大负荷机电设备配电干线；

　　 (2)阻燃密集型母线槽：铜母排上采取聚四氟乙烯薄膜缠绕3层，工频耐压可达3750V。母排缠绕后，采取进口PayChem或国产名牌热收缩套管作为护套，在各相母线间采取阻燃绝缘薄板隔离，氧指数32级以上，达成母线槽电气和阻燃性能；

　　 (3)耐火母线槽：设有特殊耐火性能缠包云母带(或绝缘性能高且不燃特殊环氧树脂粉喷涂在母排上)，附件为耐火绝缘件。在母线连接头、插接箱、母线槽壳体等部位经特殊设计加工，含有符合耐火标准耐火性能。消防泵、消防电梯、应急发电机等低压配电干线应选择耐火型密集母线槽，确保在火灾时电源供给，以利于火灾扑救。

　　 2配电线路敷设防火蔓延方法

　　就防火而言，进入建筑中中压10kV电力电缆、进人民用建筑物内电缆敷设应采取金属钢管和金属封闭式线槽保护，但金属钢管和金属封闭式线槽不管是在电气竖井内还是在其它部位明敷设均应刷防火漆保护。10kV电缆从建筑物进户处至中压配电柜和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。

　　为预防低压配电线路电气火灾，除尽可能降低线路短路、过载和接地故障外，还需在低压配电线路发生火灾能有效地限制火势沿配电线路路径蔓延。

　　 (1)高层、超高层民用建筑电气竖井较长，一旦发生火灾，竖井则成为通风道，会产生烟囱效应。所以要妥善处理每层配电及弱电竖井地面，将多种电气线路孔洞空隙，采取和建筑构件含有相同耐火等级材料堵塞严实，形成楼层竖井间防火密封隔离。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、弱电竖井地面应高出同层地面高度50~100mm，以预防水进入竖井造成强、弱电线路二次灾难。尤其在有火情时，确保火灾自动报警系统和消防联动系统配电和信息系统通畅很必需。自动火灾报警系统和消防联动系统应单独设置电气竖井，落实“预防为主、防消结合”方针也是关键举措之一。电缆桥架、母线槽、金属管等配电线路干线安装位置，应尽可能避开可能受到喷淋装置直接喷淋部位；

　　 (2)相关贯穿耐火墙配电线路，应按防火分区要求认真考虑，尤其是易燃绝缘材料配电线路，选择电缆桥架、母线槽等贯穿耐火墙时，应采取按相同燃烧等级材料将孔洞堵塞严密。隔墙两侧贯穿电缆桥架均应铺细砂，长度距墙通常为lm。以免火势从一个防火分区，经线路通道窜人另一个防火分区线路通道而扩大火势；

　　 (3)配电线路选择易燃绝缘材料电缆时，应将易燃线路完全封闭在耐火电线槽内，外壳应刷防火涂料；

　　 (4)电缆、电线套管(G25以下除外)，管口两端均应采取和周围相同耐火等级材料堵塞：

　　 (5)在桥架上敷设电缆不是在桥架内分支，而应在桥架外檐附加分线盒内分支。电气线路敷设及电缆沟在进入建筑物处应设防火墙；电缆隧道进入建筑物及配变电所应设有带防火门(带锁)防火墙，电缆穿墙保护管两端应采取难燃材料封堵。对用易燃绝缘材料防护导体电气线路，应要求隔离和封闭外，并尽可能缩短线路长度。含有防火隔离不一样线路通道间线路也应预防相互串通，避免火势从一线路通道窜人另一线路通道，扩大火灾范围。在室内电缆桥架布线，其电缆不应有黄麻或其它易燃材料外护套。消防配电线路采取暗敷设时，应敷设在不燃烧体结构内，且保护层厚度不宜小于30mm。当采取明敷设时，采取金属管或金属线槽上刷防火涂料保护，因为金属管和金属槽本身并不含有防火性能。当采取绝缘和护套为不延燃材料电缆时，在竖井内可不穿金属管、金属线槽保护，但线路穿过竖井地板时，必需穿过板管、槽保护，上、下两端管、槽口空隙一样应作密封隔密。

　　 3配电线路电气防火保护

　　配电系统和电气设备因为绝缘老化、损坏或其它原因，可能发生多种故障和不正常工作状态。其中最常见是短路故障(包含接地故障)及线路长久过载。当电气线路发生故障时，必需快速切除故障，缩小故障时间和范围，以降低电气线路火灾几率。

　　 3．1 配电线路应设过负荷保护

　　电气线路短时过载是不正常，但假如电动机起动时间不长，不会超出母线槽、电缆、电线许可温升，也不会对线路造成损害。轻微过负荷时间较长，也将对线路绝缘、接头、端子造成损害。导体绝缘长久过负荷，会长时间超出许可温升，导体绝缘将会加速老化，缩短绝缘导体使用寿命。严重过负载，比如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，造成电气线路短路，引发火。过负载保护目标也在于预防短路和接地故障发生。

　　中国强制性标准GBG50054-95《低压配电设计规范》第4．3．4条过负载保护电器动作特征应同时满足下列条件：

　　 Ib≤In≤Iz 12≤1．45Iz 式中 Ib——线路计算负载电流(A)；

　　 In--一熔断器熔体额定电流、断路器额定电流或整定电流(A)；

　　 Iz——导体许可连续载流量(A)；

　　 12——确保保护电器可靠动作电流(A)。当保护电器为低压断路器时，12为约定时间内约定动作电流；为熔断器时，12为约定时间内经定熔断电流。

　　 3．2配电线路应设短路保护

　　配电线路不仅要考虑正常运行情况，而且要考虑发生故障时非正常运行状态，尤其是短路故障，即配电线路中不一样相或相和中性线绝缘导体，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。配电线路短路时，假如不在短路电流对导体和连接件产生热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流，那么短路电流会快速使电气线路绝缘软化甚至燃烧。其导体、电流、电火花高温，也会引燃近旁易燃物质。所以线路电流侧全部装有熔断器或低压断路器等保护电器，正是为了在短路时能快速切断线路电源，避免火灾发生。配电线路采取上、下级保护电器，其动作除应含有选择性外，还要使保护电器和电气线路导线和电缆相匹配。假如保护电器整定值选得过大而不匹配，即使线

　　路短路将绝缘燃烧，保护电器仍不会动作。

　　《低压配电设计规范》第4．2．2条绝缘导体热稳定校验应符合下列要求：

　　当短路连续时间小于5s时，绝缘导体热稳定应按下式进行校验：

　　 S~>I／K (1) 其中：S——绝缘导体线芯截面(mm)；I——短路电流有效值(均方根值A)； t——在已达成许可最高连续工作温度导体内短路电流持

　　续作用时间(s)； k——不一样绝缘计算系数。将(1)式变换为：$2K2I>12t (2)

　　 (1)式应小于短路连续时间5s，不然因为热量传导，辐射会影响温升；另外短路连续时间也不宜小于0．1s，因为这时要计人短路电流非周期分量对温升影响；

　　 (2)式已计人非周期分量。

　　所以，在设计时对低压配电线路用计算电流选择导体截面时应选上限，在满足性能价格比情况下，可放大1~3级，以利于5~线路上用电计划，更利于预防电气线途经负荷发生，并对应地延长了线路使用寿命。

　　 4结束语

　　现在中国民用建筑电气线路火灾防范理论和经济发达国家有不小差距，问题也较多，应主动向经济发达国家和IEC标准靠拢，努力学习经济发达国家优异防火理论和实践，结合中国国情把电气线路火灾降低到最低程度。另外，中国大部分建筑设计及电气设计人员不参与工程建设和最终完工验收，业主不了解设计意图，工程二次建设或内部装修私自改变原工程电气线路设计，也是造成重大电气火灾事故关键原因之一．