浅谈地下电力管廊的自动灭火系统应用

周建国 周斌 江璐

针对地下电力管廊火灾的特点，本文将重点探讨自动灭火装置在电缆隧道、电缆接头的应用，探索一种能实现在火灾初期迅速灭火、防止火情蔓延的无人值守的小空间自动灭火方式，用很小的代价，来挽回巨大的经济损失和人员伤亡，从而加强地下电力管廊火灾的自防自救能力。

一、地下电力管廊防火现状

地下电力管廊内可能引起火灾的主要因素是电力电缆的故障，电力电缆起火的原因主要有：

1、 电缆破损：如果电缆老化或接头处破损引起绝缘破损，则有可能发生短路放电现象，从而造成电缆局部温度升高而起火。

2、 接触不良：如果电缆接头处二根电缆连接不紧密，将造成接头处局部接触不良，电阻增大，将引起接头处过热而爆炸、燃烧。

3、 线路过载：当外部原因造成输电线路过载时，由于电缆中通过的电流强度大于其所允许的电流强度，有可能造成电缆温度升高，当温度达到一定值时，将形成电缆起火。

目前国内多数地下电力管廊仅配置部分手持式干粉灭火器，但因电缆本身就是易燃物，火灾初起时如果不能及时发现，火情会迅速蔓延，人员无法进入扑救，手持式灭火器形同虚设。为此，地下电力管廊通常会以增设防火隔断的方式来防止火灾蔓延，但是这种方式即使能灭火，隔断分区内的电缆设备也早已毁于一旦了。

电缆隧道防火灭火是一个不同于其它场合的特殊消防灭火工程，电缆隧道的特点是空间狭长、温度高、湿度大、电磁干扰极其强烈、空间密闭性较差，普通的全淹没空间灭火方案效果不理想。

二、自动灭火系统比较

1、 高压气体自动灭火

高压气体灭火一般采用二氧化碳或七氟丙烷自动灭火系统，即由固定的灭火剂供给源，通过与之相连的固定的火探管来直接完成探火、输送及喷射灭火剂，从而向防护区内喷射一定浓度的灭火剂扑灭保护区内火灾。但由于二者都需要靠压力容器来储存灭火剂，且在地下电力管廊中长距离输送气体将带来压力下降和安装维护成本增高，因此不建议使用。

2、 干粉自动灭火系统

干粉自动灭火系统适用于小空间的定向式灭火，非全淹没式灭火，因此在隧道内并不适用。同时，由于干粉灭火剂的特性，在灭火结束后，灭火剂沉降物较难清理，其成份磷酸铵盐对于精密的电力设备具有一定的腐蚀性。

3、 细水雾自动灭火

细水雾灭火装置通过高压喷水产生水微粒进行灭火，利用其高效吸热、快速窒息、阻隔热辐射的特点可迅速降低火场温度，实现快速排氧窒息灭火，并抑制火灾蔓延。

采用自动细水雾灭火系统时电力管廊需设置消防专用水泵房以及相应的管道及电气控制系统，此方式会占用隧道内极其有限的空间并增加工程整体投资，并且完成灭火后会有水渍或泡沫附着于设备上，现场较难清理，因此在电力行业内实际安装和推广应用方面局限性较大。

4、 热气溶胶自动灭火

洁净型热气溶胶是近年来新兴的一种高效灭火剂，在原有热气溶胶的基础上对药剂配方进行洁净性、环保性、稳定性等方面的改良。热气溶胶自动灭火装置的工作原理是当探测元件探测到保护区温度异常后，自发启动装置进行灭火。灭火剂以气体状态释放，在被保护空间内形成各方向均一的气体浓度，以全淹没的方式迅速充满空间，将火焰扑灭。针对电缆隧道内的应用，可安装多个工程专用自动灭火装置，采用并联或串联的方式进行联动；也可针对高负荷高风险的电缆接头位置，采用微型热气溶胶自动灭火装置进行小空间灭火。由于灭火剂为洁净度极高的常压气体，不会对保护区造成伤害或污染，同时灭火剂的固态常压形式储存也具有较高的稳定性，其安装维护简便，是电缆隧道消防工程首选的自动灭火方式。

三、热气溶胶自动灭火装置

热气溶胶灭火技术是一种近几年来发展起来的新型消防灭火技术，在准密闭空间内进行全淹没式灭火，灭火效率极高，不需要敷设管网，施工非常简便，安全稳定性好，是非常适合电缆沟空间的灭火解决方案。

热气溶胶灭火剂是一种由氧化剂、还原剂、燃烧速度控制剂和粘合剂组成的固体混合物。通过电（热）启动后，经过自身的氧化还原反应使反应产物经冷却凝集呈溶胶状态。热气溶胶灭火药剂经过燃烧化学反应，所产生的灭火气体中既有固体又有气体。气体中大部分为N2、CO2和混合惰性气体， 固体部分为钾和锶等金属氧化物固体微粒，微粒直径一般小于1微米，较大的粒表面可以高效吸收并中和火焰中的燃烧自由基， 从而达到化学抑制灭火作用。而由滅火气体包裹着的固体颗粒形成的气溶胶， 可以长时间悬浮， 绕过障碍物， 散布到保护区空间各个角落， 以一种全淹没的方式高效无死角的灭火。灭火原理为阻断燃烧链式反应的化学灭火，有别于传统的干粉覆盖式灭火。

自动灭火装置是集火灾探测、自动灭火于一体，在保护区发生火灾时通过探测器自动启动释放灭火剂，实施灭火的一种灭火方式。其工作原理是当引发火情后，保护区域所处的环境温度就会上升，当温度升到设定值时，装置的热敏元件动作，随即引起灭火装置的控制机构动作，释放灭火剂进行灭火。设备启动后，在10-15S时间内灭火气体充斥着整个空间，气体可以绕过障碍物到达一些比较隐蔽甚至于缝隙很小的内部进行灭火。

微型热气溶胶自动灭火装置采用S型热气溶胶为灭火剂，平时以固态形式储存于灭火装置内，探测元件探测到保护区温度异常后，则自发启动装置进行灭火。灭火剂以气体状态释放，能在防护区空间内形成各方向均一的气体浓度，以全淹没的方式迅速充满空间，将火焰扑灭。由于灭火剂为常压气体，不会对保护区造成伤害或污染，同时灭火剂的固态常压形式储存具有较高的稳定性。

在地下管廊采用独立的报警和联动元件，目前常用的有火灾探测线束，当保护区内的温度上升至设定值175℃时，火灾探测线束会直接给予灭火装置启动热信号。由于该种方式是属于无源启动，不需要增设电源或者依靠其他探测元件，因此在实际安装上具有很好的便捷性，目前该种启动方式已经被普遍应用。

针对传统热气溶胶工作时喷口温度过高的情况，新一代自动灭火装置已通过物理降温和化学降温相结合的方法，通过药剂改良、导流通道设计等方法有效解决了工作时易产生高温导致保护区二次火灾的问题，提高装置的安全可靠性。

四、热气溶自动灭火系统的先进性

1、全淹没式灭火，效率高，不复燃，数据显著优于国家标准要求。设备启动后，灭火气体充斥着整个保护空间，气体可以绕过障碍物到达一些比较隐蔽甚至于缝隙很小的内部进行灭火。灭火原理为阻断燃烧链式反应的化学灭火。

2、气体释放后沉降物极少，且绝缘性高，确保了电缆隧道内仪器设备的安全。

3、灭火剂以固态的形式存在，化学性质稳定，而启动工作时所释放的也是常压气体，在电力行业的高温高湿高电磁的工作环境中具有极好的稳定性和安全性。

4、在启动方式和报警方式的设计中，考虑了电力管廊的电磁干扰，有效提高装置待命时的稳定性，避免误启动发生。

5、灭火剂为固态化学性质稳定，有效期长；与压力容器灭火系统相比，无需管网、钢瓶、水泵等，使用期间不需要维护成本，做到一次安装，长期受益。

五、结论

热气溶胶自动灭火系统适用于电缆隧道的消防需求，有效解决气体灭火系统和常规报警控制系统应用于电缆隧道工程遇到难题。经过大量市场调研和实践检验，具有灭火高效、不复燃、安全稳定、环保无毒等特点，在降低成本同时，从高风险火灾源头部位有效保障电缆设备日常消防安全，对避免火灾蔓延、防止人员伤亡和财产重大损失具有重要的意义。

参考文献

[1] GB50370-2005气体灭火系统设计规范[S].

[2] GA 499.1-2010，气溶胶灭火系统第1 部分： 热气溶胶灭火装置 [S]