電力電纜隧道防火通風(fēng)設(shè)計

電力電纜隧道防火通風(fēng)設(shè)計

隨著城市的快速發(fā)展和需求的增加，一些高架輸電線已被改造成電纜轉(zhuǎn)移到地下。同時隨著大容量變壓器和大截面電纜的應(yīng)用,對地下電纜通道容量提出了很高的要求,而建設(shè)電力隧道是行之有效的方法。以前電纜隧道基本上用于發(fā)電廠、變電站及大型工礦企業(yè)的廠區(qū)內(nèi),其運行環(huán)境和巡視檢修情況視不同企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)而不同。從目前國內(nèi)此種類型的電纜隧道的設(shè)計來看,大部分的電纜隧道僅僅當(dāng)作電纜溝用,基本上不考慮隧道的通風(fēng)問題,有些隧道即使考慮了通風(fēng)設(shè)計,但由于國家還沒有頒布有關(guān)電纜隧道方面的專用規(guī)范,對于隧道中的通風(fēng)系統(tǒng)也沒有專門的要求,不同設(shè)計單位往往根據(jù)自己的理解和以往其他隧道工程的經(jīng)驗進行設(shè)計。隨著城市架空線路的改造,110、220kV甚至500kV電壓等級的架空線路改為電纜,這樣的電纜隧道工程一般有以下特點:①電纜電壓等級較高,數(shù)量較多,路徑相對單一;②電纜都是大截面電纜,如果達到遠景負荷,電纜本身產(chǎn)生的發(fā)熱量較大;③由于電纜隧道的路徑基本在城市的中心區(qū)域,受環(huán)境和規(guī)劃的制約比較大。因此,對城市高壓電力電纜隧道的防火及通風(fēng)要求越來越高,有必要對電纜隧道的防火及通風(fēng)設(shè)計進行專門的研究。1主控室安全分區(qū)與防火分區(qū)間距劃分防火分區(qū)主要是為了在有火災(zāi)的情況下能及時疏散人員,保證人員的生命安全;其次,通過防火墻將電纜隧道劃分為多個分區(qū),就可以減少火災(zāi)時其他沒有火災(zāi)分區(qū)內(nèi)的電纜損失。據(jù)隧道中火災(zāi)實地觀測,人在濃煙中低頭掩鼻最大的通行距離為30m左右,所以有條件的話,如一些廠區(qū)的電纜隧道,可以按70m左右劃為一個防火分區(qū)。這就是1994版《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《電纜規(guī)范》)對安全孔要求的由來。在2007版《電纜規(guī)范》中,安全孔75m的間距要求已經(jīng)明確僅用于廠區(qū)和變電站,對于采用明挖法施工的城市電力電纜隧道工程放寬到不大于200m;對于采用非開挖式隧道,間距則適當(dāng)增大,且應(yīng)根據(jù)隧道的埋深和電纜敷設(shè)、通風(fēng)、消防等情況綜合確定。這一要求已與DL/T5221—2005《城市電力電纜線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定》的要求統(tǒng)一。在1994版和2007版《電纜規(guī)范》中明確規(guī)定:除通向主控室、廠區(qū)圍墻或長距離的隧道按通風(fēng)區(qū)段分隔的阻火墻部位應(yīng)設(shè)防火門外,其他情況,有防止竄燃措施時可不設(shè)防火門。此時,整個通風(fēng)分區(qū)為一個防火分區(qū),中間不設(shè)防火門的區(qū)段只是對電纜的防火分隔,而不是獨立的防火分區(qū)。很多文章中提到,通風(fēng)分區(qū)一般不能跨越防火分區(qū)。本文認為,如果防火分區(qū)兩邊同時加防火門,而且保證防火門正常情況下能開啟通風(fēng)、火災(zāi)時能關(guān)閉,則通風(fēng)分區(qū)和防火分區(qū)的劃分無必然關(guān)系。但是,1994版和2007版《電纜規(guī)范》中規(guī)定:長距離電纜隧道每個防火分隔長度為200m,那么防火分區(qū)(通風(fēng)分區(qū))長度就為防火分隔間距的整數(shù)倍。這對廠區(qū)電纜隧道而言,在保證安全孔間距為75m的前提下,人員安全措施可以得到充分得保證。2007版《電纜規(guī)范》放寬了城市電纜隧道安全孔間距。為保證安全,本文認為城市電力電纜隧道應(yīng)取消防火分隔,應(yīng)與防火分區(qū)統(tǒng)一,每個防火分區(qū)必須要加防火門。在正常情況下,防火門不關(guān)閉以保持通風(fēng),發(fā)生火災(zāi)時,由火災(zāi)探測器報警,聯(lián)動關(guān)閉發(fā)生火災(zāi)的防火分區(qū)的防火門,使火災(zāi)控制在一個防火分區(qū)內(nèi)。防火門應(yīng)具有人員可以從內(nèi)部手動開啟的功能。對于城市電力電纜隧道,防火分區(qū)不宜過長,一般取100m或更小(部分防火區(qū)間內(nèi)有安全孔,發(fā)生火災(zāi)時人員如處在無安全孔的防火區(qū)間內(nèi)可以從一個防火分區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個防火分區(qū),達到安全目的)。防火分區(qū)最長不宜超過200m。綜上所述,本文建議,《電纜規(guī)范》應(yīng)盡早對廠區(qū)內(nèi)的電纜隧道和城市電力電纜隧道防火分區(qū)的規(guī)定區(qū)別對待。為提高城市電纜隧道安全性,防火分隔的概念應(yīng)與防火分區(qū)的概念統(tǒng)一起來(防火分隔針對的是電纜,而防火分區(qū)針對的是人),縮小防火分區(qū)的長度,取75m或100m。2通風(fēng)面積的價值和通風(fēng)量的計算公式2.1通風(fēng)區(qū)間的長度由于城市電力電纜隧道比較長,必須要分獨立的通風(fēng)區(qū)段。通風(fēng)區(qū)段劃分越短,預(yù)留通風(fēng)口就越多,這種理想化的方案在廠區(qū)或變電所內(nèi)可以實現(xiàn),但在城市中因要減少對環(huán)境的影響而需要盡可能減少通風(fēng)口。減少了通風(fēng)口也就相應(yīng)減少了土建費用。而另一方面,如果一味加大通風(fēng)區(qū)間的長度,會造成風(fēng)機的功率過大,風(fēng)機發(fā)出的噪聲會影響環(huán)境,日常運行費用也會加大,而且還需要專門設(shè)置通風(fēng)機房,增加了土建費用。因此就需要合理確定通風(fēng)分區(qū)長度的取值,既滿足規(guī)劃要求,又安全經(jīng)濟。結(jié)合防火分區(qū)的需求,對于明挖法電纜隧道,200m就要設(shè)置安全口,通風(fēng)分區(qū)長度暫按200m考慮。2.2電纜隧道內(nèi)的通風(fēng)量為kj/m通風(fēng)分區(qū)電纜隧道通風(fēng)量理論上可按下式計算:G=LqCρ(Tp?Tj)(1)G=LqCρ(Τp-Τj)(1)式中:G為通風(fēng)分區(qū)的通風(fēng)量,m3/s;L為通風(fēng)分區(qū)的長度,m;q為電纜隧道內(nèi)每米電纜的發(fā)熱量,kJ/m;Tj為通風(fēng)進風(fēng)溫度,℃;Tp為通風(fēng)排風(fēng)溫度,℃;C為空氣比熱,kJ/kg·℃;ρ為空氣密度,kg/m3。式(1)所需通風(fēng)量是考慮電纜產(chǎn)生的熱量全部由風(fēng)機帶走,但實際上電纜隧道內(nèi)熱量通過與土體的熱交換,也會帶走部分熱量,實際通風(fēng)量要小于理論通風(fēng)量。根據(jù)日本道路協(xié)會1986年制定《共同溝設(shè)計指南》的有關(guān)內(nèi)容,共同溝通風(fēng)量可通下式計算:Q=VA(2)式中:Q為共同溝內(nèi)的通風(fēng)量,m3/s;V為共同溝內(nèi)的斷面風(fēng)速,m/s,其值考慮了通風(fēng)出、入口空氣溫差,電纜發(fā)熱量,共同溝長度,土壤基底溫度等多種因素;A為共同溝的有效斷面積,m2。3通風(fēng)量的計算實例工程為南京地區(qū)某220kV明挖式電纜隧道工程,電纜為2500mm2截面的大容量電纜。遠景最大負荷時電纜的發(fā)熱功率為254W/m,進、排風(fēng)溫度按南京地區(qū)夏季30、40℃考慮,土壤基底溫度按夏季南京地區(qū)的地表下5m處的溫度,取25℃,設(shè)通風(fēng)分區(qū)長度為200m,計算每個通風(fēng)區(qū)的通風(fēng)量。按式(1)計算,理論通風(fēng)量為3.92m3/s,即折合14000m3/h;而按式(2)計算的通風(fēng)量為2.95m3/s,即折合10500m3/h。由計算可見,這是自然通風(fēng)無法滿足要求,必須要采用風(fēng)機通風(fēng),而通風(fēng)量為10500m3/h的通風(fēng)機基本上也無需設(shè)置專門的通風(fēng)機房。如果電纜發(fā)熱量遠遠小于工程實例中所提供的值,可以適當(dāng)減小通風(fēng)距離,采用自然通風(fēng)即可,但必須滿足預(yù)留遠景采用機械通風(fēng)的條件。而對于非開挖式電纜隧道,通風(fēng)區(qū)段往往配合施工工藝和規(guī)劃,不均勻分區(qū),通風(fēng)分區(qū)長度往往大于200m,而且由于電纜發(fā)熱量較大,必須要設(shè)通風(fēng)機房進行機械通風(fēng),甚至需要專門設(shè)置冷卻降溫系統(tǒng)。4管道內(nèi)通風(fēng)膜的設(shè)置1)對于城市明挖法高壓電力電纜隧道,在滿足城市規(guī)劃要求的前提下,通風(fēng)分區(qū)宜均勻劃分,取200m比較合適。每個通風(fēng)區(qū)間內(nèi)分別設(shè)置進風(fēng)井和排風(fēng)井,其中進風(fēng)井兼作電纜敷設(shè)口(投料口)、安全口(人員緊急逃生口),并且進風(fēng)井和排風(fēng)井宜設(shè)置在通風(fēng)區(qū)間的兩端部,以提高通風(fēng)的效率。防火分區(qū)結(jié)合通風(fēng)分區(qū)的劃分建議取100m(即每個通風(fēng)分區(qū)內(nèi)做兩個防火分區(qū)),兩端必須設(shè)置防火門。如果因環(huán)境要求需減少通風(fēng)井的數(shù)量,可以考慮在同一井內(nèi)布置自然進風(fēng)和機械排風(fēng),排風(fēng)從側(cè)面設(shè)置專用風(fēng)道,以減少對環(huán)境的影響。此時,通風(fēng)井宜布置在此段通風(fēng)區(qū)間的中部,以提高通風(fēng)的效率。2)對于暗挖法施工的電纜隧道(主要包括淺埋暗挖法和頂管法),需要結(jié)合施工工藝預(yù)留工作井進行通風(fēng)區(qū)段的設(shè)計,不宜對通風(fēng)距離限制,但一般來說不超過500m,此時防火分區(qū)長度按照100m設(shè)置,且每個防火分區(qū)兩邊必須設(shè)置防火門。5電纜隧道通風(fēng)消防設(shè)計1)防火分區(qū)和通風(fēng)分區(qū)合理的取值應(yīng)綜合考慮規(guī)劃、電纜發(fā)熱量、土建及通風(fēng)設(shè)備投資、日常運行費用及噪聲等多方面因素。但在今后電纜隧道建設(shè)中,應(yīng)根據(jù)電纜隧道的具體結(jié)構(gòu)和施工方案,確