浅谈建筑电气火灾
新闻来源：未知 作者：admin 发布日期：2017-04-24 11:08
论文摘要：本文从造成电气火灾的重要线路着手，阐述建筑变配电系统中线路的防火、配电线路敷设的防火蔓延措施和配电线路的电气防火保护，力图从电气火灾的源头线路争取有效措施以防止火灾的发生。
关键词：建筑电气火灾 防火措施
前 言
根据全国火灾事故统计分析，因电气线路着火造成的火灾事故在其中占有很大的比例。电气线路故障引起火灾的过程如下：电线、电缆局部着火后，火势迅速蔓延，同时产生大量的有毒的烟气，对人体构成威胁，致使消防人员不能靠近火场及时扑救。
同时，线路绝缘胶皮燃烧产生的氯化氨与空气中的水分相结合，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、二次接线回路的绝缘性能，直接影响机电设备和发电机组的安全运行并缩短其寿命。因此，为防止电缆引起火灾和尽量减少氯化氢等有毒气体的产生，迫切需要国内有关部门重视电气线路防火的管理、监督和科研工作，并采取有效的预防措施减少电气线路火灾的发生率。
1.电缆、电线及母线槽的防火设计选型
任何建筑和内部装修本身的不燃化是有局限性的，而电能分布在民用建筑内、外各个部分。尽管消防部门年年都强调加强防火管理，注意用电安全，但任何完善的防火管理都不可能使电气引发火灾的几率为零。
电气火灾的危害案例最多的还是线路，如电缆、电线（包括母线槽）等配电线路。近年来，因电缆、电线、母线槽着火延燃酿成的重大火灾，国内外时有发生，已引起人们的深切关注。民用建筑特别是高层、超高层民用建筑，除认真考虑建筑物及装修材料的不燃化外，电气设备、配电线路所采用的各类电缆、电线、母线槽更需要采取阻燃化、难燃化和不燃化的措施。
1．1 阻燃和无卤低烟电线电缆的应用
“十五”规划明确将扩大交联电线电缆应用作为工作目标；XLPE电缆取代PVC电缆的趋势得到强化。国内在6—35KV等级范围，交联电缆已经基本取代了油纸绝缘电缆。
1.1.1 阻燃和无卤低烟电线电缆的应用受到高度重视
统计表明，由电气事故引起的火灾占一半左右，商场、歌舞娱乐场所火灾80％是由电气事故原因引起的。而在电气火灾中，由于电线电缆的老化和过载使用占较大比例。普通PVC电线电缆(绝缘和护套)燃烧时延燃迅速，助长火势，1—2min即丧失供电能力，其燃烧分解释放的黑烟可达伸手不见五指的程度，造成人员呼吸和疏散困难。更为严重的是，PVC燃烧时会分解释放氯化氢(HCL)和二啞英等剧毒腐蚀性卤素气体，是火灾中致人死命的主要原因(占火灾死亡因素的80％)，并形成稀盐酸导电膜附着在电气设备上，严重降低设备的绝缘性能，形成难以清除的二次灾害。欧洲不少国家已经通过立法和规范形式推广使用阻燃 无卤低烟电线电缆，限制或禁止在建筑物中使用聚氯乙烯电线电缆。广东省消防总队1991—1999年三次发文，明确规定在高层建筑、豪华宾馆以及人员密集的医院、学校、公共娱乐场所中必须使用阻燃无卤低烟电线电缆。
1.1.2 阻燃电线电缆
阻燃电线电缆应具有阻燃特性，根据《成束电线电缆燃烧试验方法》GB／T18380.3-2001，可分为A、B、C三种阻燃等级，A级阻燃性能最高。
美国标准和技术研究所对阻燃和非阻燃电线进行了对比燃烧试验，下列试验结果可以说明采用阻燃电线电缆的重要意义：
（1）阻燃电线比非阻燃电线可以提供15倍以上的逃生时间；
（2）阻燃电线烧掉的材料仅为非阻燃电线的1／2；
（3）阻燃电线的热释放率仅为非阻燃电线的1／4；
（4）燃烧产生的毒气量仅为非阻燃产品的1／3；
（5）产烟性能，阻燃产品与非阻燃产品无明显区别。
1.1.3 无卤低烟电线电缆
无卤低烟电线电缆应具有无卤、低烟及阻燃的性能，其指标为：
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GB／T17650.2-1999(无卤试验) |
GB／T17651.2-1998(低烟试验) |
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PH加权 |
电导率 |
最小透光率 |
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PH≥4.3 |
R≤lOus／mm |
T≥60％ |
目前国内很多电缆厂家都能生产技术水平和质量达到国际标准的阻燃或阻燃无卤低烟电线电缆。
1.1.4 阻燃和无卤低烟电线电缆的应用规定
关于阻燃和无卤低烟电线电缆的应用规定，现行规范只有原则要求，没有详细具体的规定。除现行防火规范相关内容外，《电力工程电缆设计规范》GB50217—94第3.4.7条规定：“有低毒难燃性防火要求的场所，可采用交联聚乙烯、聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等不含卤素的电缆。防火有低毒性要求时，不宜用聚氯乙烯电缆。”规范第七章为“电缆防火与阻止延燃”专篇，其中第7.0.6.3条规定： “同一通道中，不宜把非难燃电缆与难燃电缆并列配置。”
上海市于2002年编制了《民用建筑电线电缆防火设计规程》DBJ08-93-2002，对电线电缆的选用作出如下一般规定：
①直埋敷设和穿管暗敷的电缆可采用普通电缆。
②用于普通设备线路的电线在穿管暗敷时可采用普通电线。
③当电线电缆成束敷设时，应采用阻燃电线电缆。
④在外部火势作用一定时间内需保持线路完整性、维持通电的场所，其线路应采用耐火电线电缆或矿物绝缘电缆。
⑤电线电缆选用时应按使用场所和敷设条件选择阻燃级别，但同一建筑物内选用的阻燃和阻燃耐火电线电缆，其阻燃等级宜相同。
⑥除直埋敷设的电缆和穿管暗敷的电线电缆外，用于特级、一级场所(超高层建筑为特级场所，一类高层建筑和重要的多层公共建筑物、地下建筑物为一级场所)的电线电缆应采用无卤低烟型，用于二级场所的电线电缆宜采用无卤低烟型。
⑦电线电缆的阻燃级别应根据同一电缆通道内电缆的非金属含量来确定：A级阻燃适用于特级场所，B级适用于一级场所，C级适用于二、三级场所。
1.1.5 耐火电线电缆品种品质不断完善，在消防工程中得到广泛应用
关于耐火电缆的燃烧试验指标(供火温度和时间)，《电线电缆耐火特性试验方法》CBl2666.6-90规定为：A级950—1000℃、90分钟；B级750—800℃、90分钟。1EC331—1970标准规定为750℃、3小时，相当于我国B类标准。从最近IEC提供表决的IEC60331新草案中，供火温度仍为750℃—800℃、3小时，如果此标准获得通过，我国将等同采用，则耐火电缆将无A、B类之分。
耐火电线电缆根据其非金属材料的不同，又可分为阻燃耐火电线电缆和非阻燃耐火电线电缆。耐火电线电缆国内产品以云母包覆导体，挤包阻燃护层为主体，大部分为B级产品，目前能达到A级标准的有采用特殊合成云母带等和矿物绝缘(铜芯铜套、氧化镁绝缘，又称MI)耐火电缆。矿物绝缘耐火电缆具有不燃、无烟、耐腐蚀、无毒和耐冲击、耐喷淋的特性，被称为防火电缆，防火性能在耐火电线电缆品种中最为突出，但是制造工艺较复杂，价格较高，制造长度有限，弯曲半径大，绝缘易受潮，截面25mm2及以上规格目前只能提供单芯产品，必须采用永久性专用终端和中间联接器，安装施工较复杂。与阻燃产品一样，目前国内不少厂家可以提供技术水平和质量达到国际标准的全规格系列耐火电线电缆产品。
1．2 密集型插接式母线槽
配电线路采用密集型母线槽与传统的电力电缆配电方式相比较，有许多突出的优点。如体积小、结构紧凑、占用空间位置小；传输电流大，能很方便地通过母线槽插接式开关箱引出电源分支线；选材优良、设计精致，具有较高的电气及机械性能，外壳接地好，安全可靠。因此，在国内外高层与超高层民用建筑的低压配电干线中广泛采用。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。密集型母线槽的敷设必须现场实测，安装线槽的长度精确度要求较高，母线槽的插接式开关箱高度也应根据设计确定。
密集型母线槽的分类如下：
（1）普通密集型母线槽：采用国内名牌热缩套管，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，该母线槽可作为普通多层民用建筑的大负荷机电设备的配电干线；
（2）阻燃密集型母线槽：铜母排上采用聚四氟乙烯薄膜缠绕3层，工频耐压可达3750V。母排缠绕后，采用进口PayChem或国产名牌热收缩套管作为护套，在各相母线间采用阻燃绝缘薄板隔离，氧指数32级以上，达到母线槽的电气和阻燃性能；
（3）耐火母线槽：设有特殊耐火性能的缠包母带（或绝缘性能高且不燃的特殊的环氧树脂粉喷吐在母排上），附件为耐火的绝缘件。在母线连接头、插接箱、母线槽壳体等部位经个数设计加工，具有符合耐火标准的耐火性能。消防水泵、消防电梯、应急发电机等低压配电干线应选用耐火型密集母线槽，保证在火灾时电源的供应，以利于火灾的扑救。
2.配电线路敷设的防火蔓延措施
就防火而言，进入建筑中的中压10KV电力电缆、进入民用建筑物内电缆的敷设应采用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无论是在电气竖井内还是在其他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以及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。
为防止低压配电线路电气火灾，除尽量减少线路的短路、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的路径蔓延。
2.1 高层、超高层民用建筑的电气竖井较长，一旦发生火灾，竖井则成为通风道，会产生烟囱效应。因此要妥善处理每层配电及弱电竖井的地面，将各种电气线路孔洞的空隙，采用与建筑构件具有相同耐火等级的材料堵塞严实，形成楼层竖井间的防火密封隔离。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、弱电竖井的地面应高出同层地面高度50～100mm，以防止水进入竖井造成强、弱电线路二次灾害。尤其在有火情时，确保火灾自动报警系统和消防联动系统的配电和信息系统的畅通非常必要。自动火灾报警系统和消防联动系统应单独设置电气竖井，贯彻“预防为主、防消结合”的方针也是重要举措之一。电缆桥架、母线槽、金属管等配电线路干线安装位置，应尽量避开可能受到喷淋装置直接喷淋的部位。
2.2 关于贯穿耐火墙的配电线路，应按防火分区的要求认真考虑，特别是易燃绝缘材料的配电线路，选用电缆桥架、母线槽等贯穿耐火时，应采用按相同燃烧等级的材料将孔洞堵塞严密。隔墙两侧贯穿的电缆桥架均应铺细砂，长度距墙一般为1m。以免火势从一个防火分区，经线路通道窜入另一个防火分区的线路通道而扩大火势。
2.3 配电线路选用易燃绝缘材料的电缆时，应将易燃线路完全封闭在耐火的电线槽内，外壳刷防火涂料。
2.4 电缆、电线套管（G25以下除外），管口两端均应采用与周围相同耐火等级的材料堵塞。
2.5 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的分线盒内分支。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电场所应设有带防火门（带锁）的防火墙，电缆穿墙保护管两端应采用难燃材料封堵。对用易燃绝缘材料防护的导体的电气线路，应要求隔离和封闭外，并尽量缩短线路的长度。具有防火隔离的不同线路通道间的线路也应防止相互串通，避免火势从一线路通道窜入另一线路通道，扩大火灾的范围。在室内的电缆桥架布线，其电缆不应有黄麻或其他易燃材料的外护套。消防配电线路采用暗敷设时，应敷设在不燃烧体结构内，且保护层厚度不宜小于30mm。当采用明敷设时，采用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具备防火性能。当采用绝缘和护套为不延燃材料的电缆时，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，必须穿过板管、槽保护，上、下两端管、槽口空隙同样应作密封隔离。
3.配电线路的电气防火保护
配电系统和电气设备由于绝缘老化、损坏或其他原因，可能发生各种故障和不正常的工作状态。其中最常见的是短路故障（包括接地故障）及线路的长期过载。当电气线路发生故障时，必须迅速切除故障，缩小故障的时间和范围，以降低电气线路火灾几率。
3．1 配电线路应设过负荷保护
电气线路短路时过载是不正常的，但如果电动机起动时间不长，不会超过母线槽、电缆、电线的允许温升，也不会对线路造成损害。轻微的过负荷时间较长，也将对线路的绝缘、接头、端子造成损害。导体的绝缘长期过负荷，会长时间超过允许温升，导致绝缘将会加速老化，缩短绝缘导体的使用寿命。严重过负载，例如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，导致电气线路短路，引起火灾。过负载保护的目的也在于防止短路和接地故障的发生。
中华人民共和国强制性标准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性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——熔断器熔体额定电流、断路器额定电流或整定电流（A）；
Iz——导体允许持续载流量（A）；
12——保证保护电器可靠动作的电流（A）。当保护电器为低压断路器时，12为约定时间内的约定动作电流；为熔断器时，12为约定时间内的经定熔断电流。
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的非正常运行状态，尤其是短路故障，即配电线路中不同相或相与中性线的绝缘导体，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，如果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，那么短路电流会迅速使电气线路的绝缘软化甚至燃烧。其导体、电流、电火花的高温，也会引燃近旁易燃物质。因此，线路的电流侧都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迅速切断线路的电源，避免火灾的发生。配电线路采用的上、下级保护电器，其动作除应具有选择性外，还要使保护电器与电气线路的导线和电缆相匹配。如果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。
建议和思考
目前，我国民用建筑电气线路火灾防范的理论与经济发达国家有不小的差距，问题也较多，应积极向经济发达国家标准靠拢，努力学习经济发达国家的先进防火理论和实践，结合我国国情把电气线路的火灾减少到最低程度。另外，我国大部分建筑设计及电气设计人员不参与工程建设和最后的竣工验收，业主不了解设计意图，工程二次建设或内部装修擅自改变原工程的电气线路设计，也是导致重大电气火灾事故的重要因素之一。
泉州市土木建筑学会 曾群守
2011年10月20日
