淺談民用建筑電器線路防火設(shè)計(jì)_第1頁
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文檔簡介

1、線路絕緣膠皮燃燒產(chǎn)生的氯化氨與空氣中的水分相結(jié)合,化合成稀鹽酸附著在電氣設(shè)備、儀器裝置上生成導(dǎo)電薄膜,嚴(yán)重降低了機(jī)電設(shè)備和一、二項(xiàng)接線回路的絕緣性能,直接影響機(jī)電設(shè)備和發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行并縮短其壽命。因此為防止電纜引起火災(zāi)和盡量減少氯化氫等有毒氣體的產(chǎn)生,迫切需要國內(nèi)有關(guān)部門重視電氣線路防火的管理、監(jiān)督和科研工作,并采取有效的預(yù)防措施減少電氣線路火災(zāi)的發(fā)生率。 1 電纜、電線及母線槽的防火設(shè)i,-I-選型 任何民用建筑和內(nèi)部裝修本身的不燃化是有局限性的,而電能分布在民用建筑物內(nèi)、外各個(gè)部分。盡管消防部門年年都強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)防火管理,注意用電安全,但任何完善的防火管理都不可能使電氣引發(fā)火災(zāi)的幾率為零。

2、 電氣火災(zāi)的危害案例最多的還是線路,如電纜、電線(包括母線槽)等配電線路。近年來,因電纜、電線、母線槽著火延燃釀成的重大火災(zāi),國內(nèi)外時(shí)有發(fā)生,已引起人們的深切關(guān)注。民用建筑物特別是高層、超高層民用建筑,除認(rèn)真考慮建筑物及裝修材料的不燃化外,電氣設(shè)備、配電線路所采用的各類電纜、電線、母線槽更需要采取阻燃化、難燃化和不燃化的措施。 10l阻燃型電纜、電線 具有阻燃性能的PVC絕緣和護(hù)套電纜、電線,耐溫有70、90、105之分,阻燃特性氧指數(shù)為32級以上。阻燃型電纜、電線不易著火或是著火后不延燃,離開火源可以自熄。但用阻燃材料作導(dǎo)體的絕緣有一定的局限性,它僅適用于有阻燃要求的場所。耐溫105絕緣導(dǎo)線

3、也稱作耐熱線,用于溫度較高的場所。 日本JISK7201標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了按測得的氧指數(shù)對材料難燃性進(jìn)行判定的等級: 材料難燃性進(jìn)行判定表 難燃級別 一級 二級 三級 四級 五級 材料氧指數(shù) >30 2730 2427 2124 <21 12銅護(hù)套、氧化鎂粉絕緣銅芯不燃電纜 一級負(fù)荷的特別重要負(fù)荷中,如消防電梯、消防泵、應(yīng)急發(fā)電機(jī)等電源線,應(yīng)積極推廣銅護(hù)套銅芯氧化鎂絕緣防火電纜(簡稱為MI電纜)。MI電纜和耐火母線槽是預(yù)防和撲救高層、超高層民用建筑火災(zāi)的重要舉措之一。MI電纜價(jià)格比阻燃電纜價(jià)格更高,敷設(shè)方式均為明裝敷設(shè)。 MI電纜有如下特點(diǎn): (1)防火、耐火、耐高溫。銅護(hù)套、銅芯線熔點(diǎn)

4、為1083C,無機(jī)物氧化鎂粉絕緣材料在2200C高溫下不熔化,有很強(qiáng)的防火、耐火性能,且氧化鎂絕緣材料被緊密地?cái)D壓在銅護(hù)套與銅芯之間,MI電纜的部件全部用絲扣連接,任何氣體、火焰都無法進(jìn)入設(shè)備和電纜內(nèi)。能在250C的高溫環(huán)境中長期安全工作,用在應(yīng)急發(fā)電機(jī)、消防電梯和消防泵的低壓配電線路上,可為消防人員火災(zāi)的撲救贏得時(shí)間和提供保證;(2)無煙、無毒,有利于人們撤離火災(zāi)現(xiàn)場,更有利益于消防人員撲救; (3)防水、耐腐蝕性能高。銅護(hù)套本身就具有良好的防腐性能,MI電纜在民用建筑中無需套塑料護(hù)套。銅護(hù)套為無縫銅管制成,即使浸泡在水中也可長期安全通電運(yùn)行; (4)無輻射、無渦流、過載能力強(qiáng)。銅護(hù)套有很高

5、的防磁性能,能起到很好的屏蔽作用,還能防止輻射。單芯電纜無渦流效應(yīng),故銅護(hù)套不會發(fā)熱。與相同截面的其他阻、難燃型電纜相比較,MI電纜內(nèi)無機(jī)絕緣的氧化鎂材料短路和過載時(shí)不存在絕緣軟化和損壞,也不會自燃。由于其過載能力很強(qiáng),根據(jù)負(fù)荷計(jì)算電流選用線芯截面時(shí)沒必要放大13級,這在性能價(jià)格比上較為可取;(5)機(jī)械強(qiáng)度高,外徑小,使用壽命長。MI電纜的銅護(hù)套、絕緣粉、銅護(hù)套三維一體的結(jié)構(gòu),在機(jī)械撞擊和外力敲打下也不會損壞,確保電氣和絕緣性能指標(biāo)不變。由于特殊的結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度高,銅護(hù)套外部直徑比其他阻燃、耐火電纜要小,因此占地面積就小。氧化鎂粉是無機(jī)材料,化學(xué)性能極為穩(wěn)定,也不存在老化的問題。銅護(hù)套在民用建

6、筑中幾乎能達(dá)到永久性保護(hù)作用,而其他有機(jī)材料作絕緣的導(dǎo)體,在不過載的情況下其壽命為15-20年。阻燃電纜和難燃電纜只要經(jīng)火燒烤后,外部有機(jī)絕緣材料就會軟化,失去或降低電氣和絕緣性能。火災(zāi)燃燒后,一般都要更換。而MI電纜在火烤后,氧化鎂無機(jī)絕緣材料不會降低電氣和絕緣性能,仍可繼續(xù)使用,無需更換; (6)安全可靠性高,MI電纜的銅護(hù)套本身就是很好的PE接地線,確保人身和設(shè)備安全運(yùn)行,不必另增設(shè)一根PE地線;(7)使用靈活方便。在民用建筑中的配電線路,只要滿足敷設(shè)高度在25m以上,MI電纜就不必要求機(jī)械保護(hù)。MI電纜可直接敷設(shè)在天棚內(nèi),無需金屬封閉線槽保護(hù)。 13密集型插接式母線槽 配電線路采用密集

7、型母線槽與傳統(tǒng)的電力電纜配電方式相比較,有許多突出的優(yōu)點(diǎn)。如體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間位置小;傳輸電流大,能很方便地通過母線槽插接式開關(guān)箱引出電源分支線;選材優(yōu)良、設(shè)計(jì)精致,具有較高的電氣及機(jī)械性能,外殼接地好,安全可靠。因此,在國內(nèi)外高層與超高層民用建筑的低壓配電干線中廣泛采用。密集型母線槽,不如空氣式母線槽插接孔引出分支回路隨意性強(qiáng),但防火性能好。密集型母線槽的敷設(shè)必須現(xiàn)場實(shí)測,安裝線槽的長度精確度要求較高,母線槽的插接式開關(guān)箱高度也應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)確定。 密集型母線槽的分類如下: (1)普通密集型母線槽:采用國內(nèi)名牌熱縮套管,精細(xì)加工組裝,絕緣性能可靠,壽命可達(dá)20年,免維護(hù)。但不阻燃,該母線

8、槽可作為普通多層民用建筑的大負(fù)荷機(jī)電設(shè)備的配電干線; (2)阻燃密集型母線槽:銅母排上采用聚四氟乙烯薄膜纏繞3層,工頻耐壓可達(dá)3750V。母排纏繞后,采用進(jìn)口PayChem或國產(chǎn)名牌熱收縮套管作為護(hù)套,在各相母線間采用阻燃絕緣薄板隔離,氧指數(shù)32級以上,達(dá)到母線槽的電氣和阻燃性能; (3)耐火母線槽:設(shè)有特殊耐火性能的纏包云母帶(或絕緣性能高且不燃的特殊的環(huán)氧樹脂粉噴涂在母排上),附件為耐火的絕緣件。在母線連接頭、插接箱、母線槽殼體等部位經(jīng)特殊設(shè)計(jì)加工,具有符合耐火標(biāo)準(zhǔn)的耐火性能。消防泵、消防電梯、應(yīng)急發(fā)電機(jī)等低壓配電干線應(yīng)選用耐火型密集母線槽,保證在火災(zāi)時(shí)電源的供應(yīng),以利于火災(zāi)的撲救。 2配

9、電線路敷設(shè)的防火蔓延措施 就防火而言,進(jìn)入建筑中的中壓10kV電力電纜、進(jìn)入民用建筑物內(nèi)電纜的敷設(shè)應(yīng)采用金屬鋼管和金屬封閉式線槽保護(hù),但金屬鋼管和金屬封閉式線槽無論是在電氣豎井內(nèi)還是在其他部位明敷設(shè)均應(yīng)刷防火漆保護(hù)。10kV電纜從建筑物進(jìn)戶處至中壓配電柜以及由中壓配電柜至電力變壓器,線路雖不長,但電力電纜也應(yīng)按防火要求敷設(shè)和防護(hù)。 為防止低壓配電線路電氣火災(zāi),除盡量減少線路的短路、過載和接地故障外,還需在低壓配電線路發(fā)生火災(zāi)能有效地限制火勢沿配電線路的路徑蔓延。 (1)高層、超高層民用建筑的電氣豎井較長,一旦發(fā)生火災(zāi),豎井則成為通風(fēng)道,會產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。因此要妥善處理每層配電及弱電豎井的地面,將

10、各種電氣線路孔洞的空隙,采用與建筑構(gòu)件具有相同耐火等級的材料堵塞嚴(yán)實(shí),形成樓層豎井間的防火密封隔離。電纜在樓層間穿通時(shí),穿板套管兩端管口空隙也應(yīng)作封閉隔離。強(qiáng)、弱電豎井的地面應(yīng)高出同層地面高度50100mm,以防止水進(jìn)入豎井造成強(qiáng)、弱電線路二次災(zāi)害。尤其在有火情時(shí),確?;馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)和消防聯(lián)動系統(tǒng)的配電和信息系統(tǒng)的暢通非常必要。自動火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和消防聯(lián)動系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置電氣豎井,貫徹“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的方針也是重要舉措之一。電纜橋架、母線槽、金屬管等配電線路干線安裝位置,應(yīng)盡量避開可能受到噴淋裝置直接噴淋的部位; (2)關(guān)于貫穿耐火墻的配電線路,應(yīng)按防火分區(qū)的要求認(rèn)真考慮,特別是易燃絕緣材

11、料的配電線路,選用電纜橋架、母線槽等貫穿耐火墻時(shí),應(yīng)采用按相同燃燒等級的材料將孔洞堵塞嚴(yán)密。隔墻兩側(cè)貫穿的電纜橋架均應(yīng)鋪細(xì)砂,長度距墻一般為lm。以免火勢從一個(gè)防火分區(qū),經(jīng)線路通道竄入另一個(gè)防火分區(qū)的線路通道而擴(kuò)大火勢; (3)配電線路選用易燃絕緣材料的電纜時(shí),應(yīng)將易燃線路完全封閉在耐火的電線槽內(nèi),外殼應(yīng)刷防火涂料; (4)電纜、電線的套管(G25以下除外),管口兩端均應(yīng)采用與周圍相同耐火等級的材料堵塞: (5)在橋架上敷設(shè)電纜不是在橋架內(nèi)分支,而應(yīng)在橋架外檐附加的分線盒內(nèi)分支。電氣線路敷設(shè)及電纜溝在進(jìn)入建筑物處應(yīng)設(shè)防火墻;電纜隧道進(jìn)入建筑物及配變電所應(yīng)設(shè)有帶防火門(帶鎖)的防火墻,電纜穿墻保

12、護(hù)管兩端應(yīng)采用難燃材料封堵。對用易燃絕緣材料防護(hù)的導(dǎo)體的電氣線路,應(yīng)要求隔離和封閉外,并盡量縮短線路的長度。具有防火隔離的不同線路通道間的線路也應(yīng)防止相互串通,避免火勢從一線路通道竄人另一線路通道,擴(kuò)大火災(zāi)的范圍。在室內(nèi)的電纜橋架布線,其電纜不應(yīng)有黃麻或其他易燃材料的外護(hù)套。消防配電線路采用暗敷設(shè)時(shí),應(yīng)敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi),且保護(hù)層厚度不宜小于30mm。當(dāng)采用明敷設(shè)時(shí),采用金屬管或金屬線槽上刷防火涂料保護(hù),因?yàn)榻饘俟芎徒饘俨郾旧聿⒉痪邆浞阑鹦阅?。?dāng)采用絕緣和護(hù)套為不延燃材料的電纜時(shí),在豎井內(nèi)可不穿金屬管、金屬線槽保護(hù),但線路穿過豎井地板時(shí),必須穿過板管、槽保護(hù),上、下兩端管、槽口空隙同樣應(yīng)作密

13、封隔密。 3配電線路的電氣防火保護(hù) 配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備由于絕緣老化、損壞或其他原因,可能發(fā)生各種故障和不正常的工作狀態(tài)。其中最常見的是短路故障(包括接地故障)及線路的長期過載。當(dāng)電氣線路發(fā)生故障時(shí),必須迅速切除故障,縮小故障的時(shí)間和范圍,以降低電氣線路火災(zāi)幾率。 31 配電線路應(yīng)設(shè)過負(fù)荷保護(hù) 電氣線路短時(shí)過載是不正常的,但如果電動機(jī)起動時(shí)間不長,不會超過母線槽、電纜、電線的允許溫升,也不會對線路造成損害。輕微的過負(fù)荷時(shí)間較長,也將對線路的絕緣、接頭、端子造成損害。導(dǎo)體的絕緣長期過負(fù)荷,會長時(shí)間超過允許溫升,導(dǎo)體絕緣將會加速老化,縮短絕緣導(dǎo)體的使用壽命。嚴(yán)重過負(fù)載,例如100過負(fù)載時(shí),會使絕緣在

14、短時(shí)間內(nèi)軟化變形,介質(zhì)損耗增大,耐壓水平降低,導(dǎo)致電氣線路短路,引起火。過負(fù)載保護(hù)的目的也在于防止短路和接地故障的發(fā)生。 中華人民共和國強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GBG50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范第434條過負(fù)載保護(hù)電器動作特性應(yīng)同時(shí)滿足下列條件: IbInIz 12145Iz 式中 Ib線路計(jì)算負(fù)載電流(A); In-一熔斷器熔體額定電流、斷路器額定電流或整定電流(A); Iz導(dǎo)體允許持續(xù)載流量(A); 12保證保護(hù)電器可靠動作的電流(A)。當(dāng)保護(hù)電器為低壓斷路器時(shí),12為約定時(shí)間內(nèi)的約定動作電流;為熔斷器時(shí),12為約定時(shí)間內(nèi)的經(jīng)定熔斷電流。 32配電線路應(yīng)設(shè)短路保護(hù) 配電線路不僅要考慮正常運(yùn)行情況,而

15、且要考慮發(fā)生故障時(shí)的非正常運(yùn)行狀態(tài),尤其是短路故障,即配電線路中不同相或相與中性線的絕緣導(dǎo)體,直接金屬性連接或經(jīng)過小阻抗連接在一起。配電線路短路時(shí),如果不在短路電流對導(dǎo)體和連接件產(chǎn)生熱作用和機(jī)械作用造成危害之前切斷短路電流,那么短路電流會迅速使電氣線路的絕緣軟化甚至燃燒。其導(dǎo)體、電流、電火花的高溫,也會引燃近旁易燃物質(zhì)。因此線路的電流側(cè)都裝有熔斷器或低壓斷路器等保護(hù)電器,正是為了在短路時(shí)能迅速切斷線路的電源,避免火災(zāi)的發(fā)生。配電線路采用的上、下級保護(hù)電器,其動作除應(yīng)具有選擇性外,還要使保護(hù)電器與電氣線路的導(dǎo)線和電纜相匹配。如果保護(hù)電器整定值選得過大而不匹配,即使線路短路將絕緣燃燒,保護(hù)電器仍不

16、會動作。 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范第422條絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定: 當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間不大于5s時(shí),絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定應(yīng)按下式進(jìn)行校驗(yàn): S>IK (1) 其中:S絕緣導(dǎo)體的線芯截面(mm);I短路電流有效值(均方根值A(chǔ)); t在已達(dá)到允許最高持續(xù)工作溫度的導(dǎo)體內(nèi)短路電流持續(xù)作用的時(shí)間(s);k不同絕緣的計(jì)算系數(shù)。將(1)式變換為:$2K2I>12t (2) (1)式應(yīng)不大于短路持續(xù)時(shí)間5s,否則由于熱量傳導(dǎo),輻射會影響溫升;另外短路持續(xù)時(shí)間也不宜小于01s,因?yàn)檫@時(shí)要計(jì)人短路電流的非周期分量對溫升的影響;(2)式已計(jì)人非周期分量。 因此,在設(shè)計(jì)時(shí)對低壓配電線路用計(jì)算電流選用導(dǎo)體截面時(shí)應(yīng)選上限,在滿足性能價(jià)格比的情況下

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