變配電所內(nèi)電纜防火阻燃設(shè)計要點

夏 超

在實際的工程設(shè)計工作中，設(shè)計師需要結(jié)合工程性質(zhì)、火災(zāi)概率及其特點和經(jīng)濟(jì)合理性等因素，從電纜選型、實施防火封堵等方面開展電纜防火阻燃的設(shè)計工作。

1 電纜選型

1.1 阻燃電纜的選擇

電纜的阻燃性能取決于其護(hù)套材料。根據(jù)《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》 （GB/T 19666-2019），采用《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗》 （GB/T 18380.11～36-2008） 規(guī)定的試驗條件，阻燃電纜分為A、B、C、D 四個類別。

A 類和B 類阻燃電纜是指體積分別為≥7 L/m和≥3.5 L/m 的成束電纜的非金屬材料在供火溫度≥815 ℃、供火時間40 min 的條件下，焦化高度≤2.5 m、自熄時間≤1 h 的電纜。C 類阻燃電纜是指體積為≥1.5 L/m 的成束電纜的非金屬材料在供火溫度≥815 ℃、供火時間20 min 的條件下，焦化高度≤2.5 m、自熄時間≤1 h 的電纜。D 類阻燃電纜是指體積為≥0.5 L/m 的成束電纜的非金屬材料在供火溫度≥815 ℃、供火時間20 min 的條件下，焦化高度≤2.5 m、自熄時間≤1 h 的電纜，D類標(biāo)準(zhǔn)適用于外徑不大于?12 mm 的小電纜或光纜，以及導(dǎo)體標(biāo)稱截面積不大于35 mm2的電纜。

氧指數(shù)和發(fā)煙性是用來評定阻燃電纜性能的主要指標(biāo)。

正常情況下，空氣重氧氣含量為21%，因此當(dāng)某一材料的氧指數(shù)超過21 時，該材料在空氣中會自熄。材料的氧指數(shù)越高，其阻燃性能也越好。

電纜的發(fā)煙性可由透光率表示，透光率越小，表示對應(yīng)材料燃燒時的發(fā)煙量越大。因此，會產(chǎn)生大量含有害氣體的煙霧，不僅會妨害火災(zāi)救援，也會損害人體健康和設(shè)備。

1.2 耐火電纜的選擇

耐火電纜是指在供火溫度為750 ℃、供火時間90 min、冷卻時間15 min 的條件下，2 A 熔斷器不熔斷、指示燈不熄滅的電纜。

耐火電纜按照絕緣材料的材質(zhì)可以分為有機(jī)型和無機(jī)型兩種。

有機(jī)型耐火材料主要是采用能夠耐受800 ℃高溫的云母帶，外部絕緣采用聚氯乙烯或者交聯(lián)聚乙烯，如果對電纜有阻燃要求，選用阻燃型絕緣材料即可。

無機(jī)型耐火電纜一般為礦物絕緣電纜，國際上稱之為MI 電纜（Mineral insulation cable），可以分為剛性和柔性兩種。國內(nèi)早期從業(yè)人員口中的“防火電纜”即剛性耐火電纜，但“防火電纜”這個譯法的含義并不準(zhǔn)確，不太符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的定義。

2 防火封堵及設(shè)計要點

防火封堵主要包含涂刷防火涂料、電纜或光纜防火封堵、電纜或光纜保護(hù)管防火封堵、封閉母線穿墻孔防火封堵、電纜橋架防火封堵、電纜溝阻火墻、電纜豎井防火封堵、電氣盤柜底部防火封堵等。

2.1 防火封堵材料

（1） 電纜防火涂料 涂覆于絕緣電纜表面，能形成有阻燃保護(hù)作用的涂膜。一般分為水性電纜防火涂料和溶劑性電纜防火涂料。

（2） 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 涂覆于鋼結(jié)構(gòu)（一般指鋼管、鋼制線槽和鋼制橋架） 表面，能形成具有提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限作用的耐火隔熱保護(hù)層。按照使用場所可分為室內(nèi)型和室外型，按照干涂層厚度可分為超薄型、薄型和厚型。

（3） 無機(jī)防火堵料 主要成分為無機(jī)材料的固體粉末，與外加劑調(diào)和使用，具備適當(dāng)和易性。根據(jù)物理特性不同，有速固型無機(jī)防火堵料和耐水型無機(jī)防火堵料。

（4） 有機(jī)防火堵料 主要成分為有機(jī)材料。根據(jù)物理特性不同，有柔性有機(jī)防火堵料和輕質(zhì)膨脹型有機(jī)防火堵料。柔性有機(jī)防火堵料具備一定的可塑性和柔韌性，輕質(zhì)膨脹型有機(jī)防火堵料具備可膨脹發(fā)泡的特性。

（5） 阻火包（也稱作防火包或耐火包） 包狀物體，內(nèi)含阻火材料。適用于電纜橋架的防火分隔或較大孔洞的防火封堵。

（6） 板材 板狀材料，具備防火、隔熱性能，便于切割和鉆孔。根據(jù)硬度不同，有硬質(zhì)不燃防火板材和半硬質(zhì)防火噴涂礦棉板。

（7） 阻火圈或阻火帶 阻火圈為金屬材料外殼，內(nèi)填充阻燃膨脹芯材，套在保護(hù)管外壁，固定在樓板或墻體部位，遇火后芯材受熱迅速膨脹，擠壓保護(hù)管，在較短時間內(nèi)封堵孔洞，阻止火勢沿洞口蔓延。阻火帶是用防火材料制成的可卷曲纏繞的柔性帶狀產(chǎn)品，纏繞在保護(hù)管外表面，采用鋼帶包覆或其他適當(dāng)方式固定，遇火后膨脹擠壓保護(hù)管，封堵局部孔洞，阻止火勢蔓延。

2.2 防火涂料

當(dāng)電纜、保護(hù)管、線槽和橋架等被保護(hù)物水平穿越防火分隔時，防火分隔兩側(cè)的被保護(hù)物表面都應(yīng)涂刷防火涂料。當(dāng)電纜、保護(hù)管、線槽和橋架等被保護(hù)物垂直穿越防火分隔時，防火分隔兩側(cè)的被保護(hù)物表面應(yīng)涂刷防火涂料。

電纜表面應(yīng)使用電纜防火涂料，金屬保護(hù)管、金屬線槽和金屬橋架等被保護(hù)物的表面一般使用超薄型鋼結(jié)構(gòu)加涂防火涂料。

電纜防火涂料可以刷涂或者噴涂，涂料能夠在自然環(huán)境下干燥、固化，成膜后涂層表面無明顯凹凸。表干時間≤5 h，實干時間≤24 h。電纜防火涂料的干涂層厚度應(yīng)為1 mm±0.1 mm，涂刷長度＞1 m。涂料需要分3～5 次涂刷，每次涂膜表面干燥后再進(jìn)行下一次涂刷。一般情況下，兩次涂刷的時間間隔為4～24 h。當(dāng)所購產(chǎn)品有具體的涂刷施工說明時，應(yīng)根據(jù)施工要求執(zhí)行。涂料的設(shè)計工程量一般可按照2～3 kg/m2（電纜表面積） 涂料考慮。

鋼結(jié)構(gòu)的防火涂料一般采用刷涂的方式，也可以選擇機(jī)械噴涂或輥涂。單次涂刷的厚度以0.2～0.3 mm 為宜，兩次涂刷的時間間隔為8～12 h，每次涂刷之后要等待涂層基本干燥后再進(jìn)行下一次涂刷，直到涂刷至規(guī)定厚度，涂刷標(biāo)準(zhǔn)需要參考具體產(chǎn)品的說明書。涂料的設(shè)計工程量一般可按照0.2～0.3 kg/m2涂料來考慮。

2.3 電纜或光纜的防火封堵

電纜或光纜防火封堵的部位一般為穿墻孔或穿樓板孔，封堵處的電纜應(yīng)不容易受到外力作用。

（1） 穿墻孔封堵

穿墻孔處的封堵主材可選擇柔性有機(jī)堵料、輕質(zhì)膨脹型有機(jī)堵料、阻火包或速固型無機(jī)堵料。

主材為柔性有機(jī)堵料的封堵適合于孔洞較小的情況，孔壁與電纜間應(yīng)緊密填入不燃纖維（玻璃纖維或礦棉），兩側(cè)填塞厚度＞15 mm 的柔性有機(jī)防火堵料。

主材為輕質(zhì)膨脹型有機(jī)堵料或速固型無機(jī)堵料時，封堵主材和電纜之間要填塞柔性有機(jī)防火堵料。

主材為阻火包時，阻火包和電纜之間要填塞柔性有機(jī)防火堵料?？梢栽趬Χ磧蓚?cè)覆蓋防火板以增加封堵的穩(wěn)固性。

（2） 穿樓板孔封堵

穿樓板孔處的封堵主材可選擇柔性有機(jī)堵料、輕質(zhì)膨脹型有機(jī)堵料或防火板。

主材為柔性有機(jī)堵料的封堵適合于孔洞較小的情況，孔壁與電纜間應(yīng)緊密填入不燃纖維（玻璃纖維或礦棉），上側(cè)填塞厚度＞15 mm 的柔性有機(jī)防火堵料。

主材為輕質(zhì)膨脹型有機(jī)堵料時，封堵主材和電纜之間要填塞柔性有機(jī)防火堵料。如果孔洞過大，應(yīng)用鋼絲網(wǎng)在樓板下側(cè)做支撐。

主材為防火板時，上下兩側(cè)的防火板用膨脹螺栓固定在樓板上（如果僅能從上側(cè)施工，則樓板下側(cè)要先固定好扁鋼支架，下側(cè)防火板放在支架上），中空部分填塞阻火包或者速固型無機(jī)防火堵料。當(dāng)中空部分填塞速固型無機(jī)防火堵料時，可取消上側(cè)防火板。

2.4 電纜或光纜保護(hù)管防火封堵

電纜或光纜保護(hù)管防火封堵的部位一般為穿墻孔或穿樓板孔，封堵主材可選擇柔性有機(jī)防火堵料或阻火圈。

主材為柔性有機(jī)防火堵料時，孔壁與保護(hù)管之間的縫隙采用柔性有機(jī)防火堵料密封，保護(hù)管兩端電纜與保護(hù)管之間的縫隙內(nèi)要填塞厚度＞50 mm 的柔性有機(jī)防火堵料。

主材為阻火圈時，孔壁與保護(hù)管之間的縫隙兩側(cè)采用柔性有機(jī)防火堵料密封，厚度＞15 mm；保護(hù)管兩端電纜與保護(hù)管之間的縫隙內(nèi)要填塞厚度＞50 mm 的柔性有機(jī)防火堵料；保護(hù)管的兩側(cè)均要安裝阻火圈。

2.5 封閉母線穿墻孔防火封堵

封閉母線穿墻孔防火封堵的封堵主材可選擇柔性有機(jī)防火堵料、防火板或阻火包。

主材為柔性有機(jī)堵料的封堵適合于孔洞較小的情況，封閉母線與洞壁之間應(yīng)緊密填入不燃纖維（玻璃纖維或礦棉），兩側(cè)填塞厚度＞15 mm 的柔性有機(jī)防火堵料。也可以選擇在封閉母線與洞壁之間的縫隙直接填塞柔性有機(jī)防火堵料。

主材為防火板時，需要用螺絲釘固定防火板，固定位置為四個角及四周每隔200 mm 處；封閉母線與洞壁間應(yīng)緊密填入不燃纖維（玻璃纖維或礦棉），孔洞兩側(cè)的四周填塞寬度25 mm、厚度＞4 mm 的柔性有機(jī)防火堵料。

主材為阻火包時，阻火包的擺放厚度為240 mm，阻火包與封閉母線之間要留適當(dāng)?shù)目障?，并在空隙?nèi)填塞柔性有機(jī)防火堵料。

2.6 電纜橋架防火封堵

電纜橋架防火封堵部位一般為穿墻孔或穿樓板孔。

（1） 穿墻孔封堵

穿墻孔處的封堵主材可選擇輕質(zhì)膨脹型有機(jī)防火堵料、速固型無機(jī)防火堵料、防火板或阻火包。

主材為輕質(zhì)膨脹型有機(jī)防火堵料時，橋架內(nèi)電纜與輕質(zhì)膨脹型堵料之間的縫隙要填塞柔性有機(jī)防火堵料。如果孔洞過大，為了保證封堵的穩(wěn)固，要在墻洞兩側(cè)加鋼絲網(wǎng)。

主材為速固型無機(jī)防火堵料時，需要在墻洞兩側(cè)用木板支模，內(nèi)填速固型無機(jī)防火堵料，橋架內(nèi)的空間填塞柔性有機(jī)防火堵料。

主材為防火板或阻火包時，封堵方法與封閉母線穿墻孔相同。

（2） 穿樓板孔封堵

穿樓板孔處的封堵主材可選擇輕質(zhì)膨脹型有機(jī)防火堵料、耐水型無機(jī)防火堵料、防火板或阻火包。

主材為輕質(zhì)膨脹型有機(jī)防火堵料時，做法與穿墻孔類似，僅適用于樓板孔洞較小時。

主材為耐水型無機(jī)防火堵料時，做法與采用速固型無機(jī)防火堵料封堵穿墻孔類似，但宜在孔洞下側(cè)加設(shè)永久支撐或植筋。

主材為防火板時，需要在孔洞下側(cè)安裝鍍鋅扁鋼支架，支架上安裝阻火網(wǎng)或防火板；孔洞上側(cè)設(shè)置防火板并用帶墊圈的螺絲釘固定，固定位置為四個角和四周每隔200 mm 處。

主材為阻火包時，也需要在孔洞下側(cè)安裝鍍鋅扁鋼支架，并安裝防火板；阻火包與樓板地面平齊，在其上方安裝防火板。

2.7 電纜溝阻火墻

電纜溝阻火墻的主材可選擇防火板、耐水型無機(jī)防火堵料或阻火包。

主材為防火板時，阻火墻由兩塊防火板夾不燃纖維組成。防火板間距100 mm，在兩層防火板下方的溝底兩側(cè)安裝兩根排水鋼管（DN800，長300 mm），其余空隙填塞柔性有機(jī)防火堵料。如有必要，可以在溝壁上垂直固定兩行角鋼用以支撐防火板。

主材為耐水型無機(jī)防火堵料時，要在安裝處支71模板，也需在溝底兩側(cè)安裝兩根排水管；填充耐水型無機(jī)防火堵料時，還可在適當(dāng)位置為電纜預(yù)留孔洞，孔洞處填充柔性有機(jī)防火堵料。

主材為阻火包時，阻火包與電纜間需填塞柔性有機(jī)防火堵料。此方案不適于存在積水的場所。

2.8 電纜豎井防火封堵

由于本文僅涉及變配電所內(nèi)的防火封堵，故不討論大型電纜豎井的防火封堵。電纜豎井的封堵主材可選擇防火板、耐水型無機(jī)防火堵料或阻火包。

主材為防火板時，安裝防火板處的豎井壁要先安裝角鋼，然后再把防火板安裝在角鋼上。防火板與豎井壁、角鋼接觸的部位要涂至少4 mm 厚的柔性有機(jī)防火堵料，防火板拼接處涂抹厚度為25 mm的柔性有機(jī)防火堵料。

主材為耐水型無機(jī)防火堵料時，安裝處的豎井壁上要交錯植鋼筋，鋼筋間距不大于200 mm，鋼筋需避開電纜。鋼筋下方30 mm 處支模，然后在孔洞內(nèi)填入耐水型無機(jī)防火堵料。

主材為阻火包時，防火板與角鋼的安裝方式與主材為耐水型無機(jī)防火堵料時相同；防火板上填塞阻火包，并與樓板上表面平齊。

2.9 電氣盤柜底部防火封堵

電氣盤柜底部防火封主材可選擇防火板、輕質(zhì)膨脹型有機(jī)堵料或阻火包。

主材為防火板時，共需兩層防火板，上層防火板緊貼柜底安裝，兩層防火板均安裝在在溝壁角鋼上；防火板邊緣要涂抹柔性有機(jī)防火堵料，防火板拼接處、防火板與溝壁之間也要用柔性有機(jī)防火堵料粘結(jié)。本方案于樓板上、下方施工均可。

主材為輕質(zhì)膨脹型有機(jī)堵料時，樓板下側(cè)要用防火板做支撐。本方案僅適合于樓板下方施工。

主材為阻火包時，在樓板洞的下側(cè)設(shè)置固定于角鋼支架的防火板，防火板上填塞阻火包。本方案僅適合于樓板上方施工。

3 結(jié) 語

以上為進(jìn)行變配電所內(nèi)電纜的防火阻燃設(shè)計的要點，設(shè)計師在實際工作中除了要將通用做法表述清楚外，也應(yīng)該提醒施工方根據(jù)實際采購材料的特點進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。