Page 43 - 电力与能源2023年第三期
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王舒寒，等：基于高压电缆燃烧试验的电缆隧道末端火灾模拟 237
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数，kW·s ；——时间，。 4.2 能见度
−2
s
不同类型火灾的增长系数如表 3 所示。根据 能见度是在指定的空间内人眼可以看到的最
美国 NFPA 的分类标准，对应电缆材质的火灾增 远的距离。对于密闭空间而言，能见度的高低决
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长系数为 0.187 8 ［15］ ，为 163 s。 定着安全疏散的效率。X=1.75 m 能见度切片如
t
图 9 所示。在图 9 中，=50 s 时，电缆隧道的能见
表 3 不同类型火灾的增长系数
类型 慢速 中速 快速 极快速 度处于 10 m 安全范围以上，此时为逃生的最佳时
增长系数 α 0.002 931 0.011 27 0.046 89 0.187 8 机；=100 s 时，火源位置附近已经出现能见度低
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于 10 m 的区域，随着火势的不断蔓延，烟气继续
4 模拟结果与分析
t
下沉，能见度迅速降低；=300 s 时，电缆隧道内能
4.1 火势发展及烟气扩散 见度低于 10 m 的区域不断扩大，长度约为 120 m。
烟气扩散和火势蔓延能够反映电缆隧道内火
灾的真实状况。X=1.75 m 烟气扩散切片如图 8
所示。50 s 时隧道内高压电缆处于初始燃烧阶段
的阴燃状态，产生了大量的烟气，此时的烟气与隧
道内的原有空气存在温度差，在浮升力的作用下，
烟气近乎竖直地不断向隧道顶部冲击，由于隧道
图 9 X=1.75 m 能见度切片
壁面的阻挠，便又朝隧道纵向方向迅速蔓延流动
约 40 m。由于二层电缆与底层电缆存在 1.2 m 的 4.3 温度变化
高度差，底层电缆起火后，火势并不会直接向二层 温度是衡量火灾强弱的重要指标之一。电缆
隧道不同时刻温度对比如图 10 所示。由图 10 可
电缆扩散，而是向着底层电缆的长度方向蔓延。
知，随着电缆从阴燃到完全燃烧发展，火源尺寸不
随着电缆从阴燃状态向充分燃烧状态过渡，火源
断增大，电缆燃烧所释放的热量也不断增大，隧道
的尺寸不断扩大，烟气蔓延的速度反而呈下降趋
内的温度逐渐上升。温度最高处不在火源位置，
势。这是因为电缆燃烧的火势不断变大，所需的
而是在火源的下游方向，且距离火源有一定的距
氧气量剧增，而电缆燃烧产生的烟气在一定程度
离。300 s 时，火源下游处的烟气还未蔓延至隧道
上抑制了火源的继续发展。
口，且下游隧道口与外界空气连接，靠近下游隧道
口的烟气与外界空气进行热量交换，导致隧道末
端 120～200 m 处的温度最低，并且越靠近隧道末
端，隧道内的空气温度也越低。
对 电 缆 隧 道 火 灾 时 250～300 s 的 平 均 温 度
进行统计，并对 1.4，2.0，3.2 m 高度处的隧道温度
进行对比。电缆隧道不同高度处的温度对比如
图 8 X=1.75 m 烟气扩散切片
图 11 所示。由图 11 可知，在隧道火灾的初始阶
火势和烟气向火源下游蔓延的速度明显要大 段，火源的温度明显高于隧道的初始温度，二者
于向火源上游蔓延，这是因为处于隧道上游的防 明显存在一定的密度差，因而在火源处会产生压
火门在发生火灾后会自动关闭，上游的隧道口近 力差，烟气与隧道空气发生热量传递后形成火羽
似于封堵状态，氧气含量有限，而下游隧道口与通 流 ，烟 气 在 浮 升 力 的 作 用 下 向 隧 道 顶 部 不 断 冲
风井相连接，通风井与外界空气连通，因此火势发 击，导致隧道顶部的温度最高。随着火源的继续
展和烟气扩散向下游的倾向也更大。 发展，火灾烟气纵向影响距离不断扩大，同时高
