城市地下综合管廊电缆火灾数值模拟研究

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城市地下综合管廊,以综合性、成效性、方便维护三大特性,实现了对城市地下空间的充分利用和城市管线的集约化管理,达成了在现代化建设中节约资源保护环境的目的,并为解决城市基础设施建设的矛盾提供了一种新模式,是城市的“生命线”。然而,综合管廊内部存在的大量火灾载荷、狭长的空间结构、以及半封闭条件,一旦发生火灾事故,就会导致严重的人员伤亡和财产损失。因此,管廊内部电缆火灾的研究是一个十分重要的课题。本文基于FDS三维传热和热解模型对综合管廊内15 k V XLPE电缆内热源火灾过程进行建模分析。综合管廊火灾初始阶段——单根电缆内热源燃烧过程研究表明,相同条件下,随着热源功率的增加,电缆的火灾危险性增加;绝缘类型的变化会从散热和可燃性两个方面影响电缆的燃烧过程;缆芯材料较强的热传导性能可以显著降低电缆内部热量聚集的速度,降低火灾发生的几率;不同的判定角度下,缆芯材料的导热作用会存在差异,提出了不同判定依据下缆芯材料的“散热/预热”作用规律。火灾初期控制措施有效性分析的结果表明,任意时刻,及时阻断电源都可以一定程度抑制火灾的发生发展过程,降低火灾危害程度;合适的通风条件具备一定的“压熄”作用,不过随着故障程度的加深,“压熄”风速逐渐增大。综合管廊火灾发展阶段——局部空间电缆内热源燃烧过程研究表明,水平和竖直方向的间距可以影响管廊局部空间内多层电缆的燃烧过程。合理的水平和竖直间距可以很好的抑制火灾的发生发展过程,最大程度降低火灾危害,并且为应急救援增加反应时间;随着水平/竖直间距的增加,引燃源电缆对周围电缆的危险性逐渐降低,电缆火灾的扩散性和可燃性逐渐下降;随着故障程度的加深,引燃源电缆的水平/竖直高温影响范围增大,但上升趋势逐渐平缓;研究范围内,确定15k V XLPE电缆的合理水平间距为2倍直径;竖直间距则需结合实际情况采用最大值。
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