變電站水消防設(shè)計(jì)淺析

王恒濤

（韶關(guān)市擎能設(shè)計(jì)有限公司 廣東韶關(guān) 512000）

變電站水消防設(shè)計(jì)淺析

王恒濤

（韶關(guān)市擎能設(shè)計(jì)有限公司 廣東韶關(guān) 512000）

變電站水消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)于安全生產(chǎn)極為重要。本文從設(shè)計(jì)的角度，介紹了變電站水消防設(shè)計(jì)的思路及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：消火栓滅火系統(tǒng)；主變水噴霧滅火系統(tǒng)；消防水池容積；水泵選型；水泵自灌吸水

1 前言

變電站水消防設(shè)計(jì)依據(jù)是國(guó)家頒布的消防設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范及規(guī)程。變電站電壓范圍從35～500kV不等，發(fā)生火災(zāi)的主要部位在變壓器、電容器、蓄電池等關(guān)鍵部位。對(duì)于不同電壓等級(jí)的變電站根據(jù)其容量大小，所處環(huán)境的重要程度和一旦發(fā)生火災(zāi)所造成的損失等情況綜合分析，進(jìn)行變電站水消防設(shè)計(jì)。但由于目前消防規(guī)范的局限性及現(xiàn)實(shí)工程的多樣性和復(fù)雜性，規(guī)范條件并沒有把設(shè)計(jì)中相關(guān)細(xì)節(jié)表達(dá)的比較明確，對(duì)待某一個(gè)特定的問題，不同的設(shè)計(jì)人員有各自不同的理解。在此筆者只根據(jù)設(shè)計(jì)中遇到的變電站類型，對(duì)變電站水消防設(shè)計(jì)提出幾點(diǎn)看法。

2 變電站水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 110kV常規(guī)變電站

在110kV常規(guī)變電站內(nèi)，變壓器、電容器及電抗器均為戶外布置。主控通信室、配電裝置室、蓄電池室等功能房間設(shè)置在綜合樓內(nèi)。根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229-2006）版中建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性及耐火等級(jí)分類的規(guī)定，站內(nèi)配電裝置樓火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類，耐火等級(jí)為二級(jí)；其建筑體積一般約在3000～5000m3之間，查規(guī)范可得變電站室外消火栓設(shè)計(jì)流量為10L/s，室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為5L/s；但是根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）及《消防給水及消火栓系統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）中規(guī)定戊類廠房建筑體積在3000～5000m3時(shí)室外消火栓設(shè)計(jì)流量為15L/s，室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為10L/s；根據(jù)上述規(guī)范確定本建筑物火災(zāi)延續(xù)時(shí)間均不應(yīng)小于2h。

因規(guī)范要求變電站同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)應(yīng)按一次確定，故消防水池貯水量應(yīng)按室內(nèi)、外消火栓用水量之和在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)用水量計(jì)算：（室外消火栓設(shè)計(jì)流量+室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量）×火災(zāi)延續(xù)時(shí)間=消防水池貯水量

故站內(nèi)應(yīng)設(shè)置一座有效容積不小于180m3的消防水池。

根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）中相關(guān)要求，變電站水消防系統(tǒng)宜采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)，建筑物最高處設(shè)置12m3消防水箱，且發(fā)生火災(zāi)后，由消防水泵供給的消防用水量不應(yīng)進(jìn)入消防水箱內(nèi)。《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求室外消防給水當(dāng)采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)時(shí)，管道的供水壓力應(yīng)保證用水總量達(dá)到最大且水槍在任何建筑物的最高處時(shí)，水槍的充實(shí)水柱仍應(yīng)不小于13m。站內(nèi)泵房?jī)?nèi)水泵應(yīng)滿足流量：25L/s，揚(yáng)程：39m，水泵兩臺(tái)（一用一備）。

2.2 110kV戶內(nèi)變電站

在全戶內(nèi)變電站內(nèi)，所有設(shè)備均布置在建筑物內(nèi)。根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229-2006）中火災(zāi)危險(xiǎn)性分類及耐火等級(jí)的規(guī)定，站內(nèi)配電裝置樓的火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類，耐火等級(jí)為二級(jí)。110kV戶內(nèi)站站內(nèi)配電裝置樓建筑體積一般約在10000～20000m3之間，建筑高度不大于24m。查規(guī)范可得變電站室外消火栓設(shè)計(jì)流量為不小于25L/s，室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為不小于10L/s。但是新版《消防給水及消火栓系統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）中規(guī)定，室外消火栓設(shè)計(jì)流量為不小于25L/s，室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量不小于20L/s；

根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）中對(duì)不同場(chǎng)所的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間的規(guī)定，確定本建筑物火災(zāi)延續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于3h。

在《廣東省110～500kV變電站消防技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定戶內(nèi)油浸式變壓器應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)。變壓器器身設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度為20L/min·m2，集油坑噴霧強(qiáng)度為6L/min·m2；水噴霧噴頭工作壓力不應(yīng)小于0.35MPa，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為0.4h。

變壓器的保護(hù)面積除扣除底面面積以外的變壓器外表面面積確定外，尚應(yīng)包括油枕、冷卻器的外表面積和集油坑的投影面積，變壓器外形不規(guī)則，確定其保護(hù)面積比較麻煩，設(shè)計(jì)時(shí)一般采用下面公式進(jìn)行估算：

式中：A：變壓器寬度m；B：變壓器長(zhǎng)度m；C：集油坑寬度m；D：集油坑長(zhǎng)度m；H：變壓器高度m。

110kV戶內(nèi)站變壓器寬度約為5.5m，長(zhǎng)度6.0m，高度3.0m，集油坑寬度6.5m，長(zhǎng)度8.0m，計(jì)算可得此變壓器保護(hù)面積約為121m2。

根據(jù)《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50219-2014）中水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式推導(dǎo)，可以求出水噴霧噴頭流量、保護(hù)面積內(nèi)的水霧噴頭數(shù)量（應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及噴頭距變壓器帶電裸露部分的距離求調(diào)整），最終計(jì)算水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為55L/s。

根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229-2006）中7.2.2條注解4規(guī)定，當(dāng)建筑物內(nèi)有水噴霧、消火栓時(shí)，一次滅火用水量應(yīng)為水噴霧和室內(nèi)消火栓的全部用水量加上室外消火栓用水量的50%計(jì)算確定：

故本站消防水池有效容積不小于431m3。

根據(jù)規(guī)范要求站內(nèi)設(shè)置獨(dú)立滅火設(shè)施，室外消防給水當(dāng)采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)時(shí)，管道供水壓力應(yīng)能保證用水總量達(dá)到最大且水槍在任何建筑物的最高處時(shí)水槍的充實(shí)水柱扔不小于13m考慮，主變壓器水噴霧最不利噴頭噴霧壓力不小于0.35MPa。故站內(nèi)泵房?jī)?nèi)水泵應(yīng)滿足流量：50L/s，揚(yáng)程：75m，水泵三臺(tái)（兩用一備），穩(wěn)壓設(shè)備一套。建筑物最高處設(shè)置12m3消防水箱，且發(fā)生火災(zāi)后，由消防水泵供給的消防用水量不應(yīng)進(jìn)入消防水箱內(nèi)。

2.3 220kV戶外常規(guī)站

220kV戶外常規(guī)變電站布置形式通110kV戶外站布置類似，主變壓器、電容器及電抗器為戶外布置。站內(nèi)主要建筑物有主控通信樓、配電裝置樓等主要建筑物。建筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類，耐火等級(jí)為二級(jí)。単棟建筑物體積一般不超過5000m3，故根據(jù)最新版規(guī)范變電站室外消火栓設(shè)計(jì)流量為不小于15L/s，室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為不小于10L/s。

根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229-2006）中規(guī)定單臺(tái)容量為125MV·A及以上的變壓器應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)。一般常規(guī)220kV變電站主變壓器容量基本大于125MV·A，故主變壓器應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)。規(guī)范內(nèi)還規(guī)定當(dāng)變壓器采用水噴霧滅火系統(tǒng)時(shí)，變壓器室外消火栓用水量不應(yīng)小于10L/s。

根據(jù)前面所述計(jì)算方法，可以得出水噴霧對(duì)主變壓器進(jìn)行滅火時(shí)，水噴霧設(shè)計(jì)流量不應(yīng)小于75L/s。室外消火栓用水量為25L/s，室內(nèi)消火栓用水量為10L/s。主變壓器水噴霧滅火時(shí)火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為0.4h，消火栓滅火時(shí)建筑物火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為2h，且變電站同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)按一次確定。計(jì)算可得站內(nèi)消防水池有效容積不小于270m3。

根據(jù)規(guī)范要求站內(nèi)設(shè)置獨(dú)立滅火設(shè)施，室外消防給水當(dāng)采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)時(shí)，管道供水壓力應(yīng)能保證用水總量達(dá)到最大且水槍在任何建筑物的最高處時(shí)水槍的充實(shí)水柱扔不小于13m考慮，主變壓器水噴霧最不利噴頭噴霧壓力不小于0.35MPa。站內(nèi)泵房?jī)?nèi)水泵應(yīng)滿足流量：50L/s，揚(yáng)程：75m，水泵三臺(tái)（兩用一備），穩(wěn)壓設(shè)備一套。建筑物最高處設(shè)置12m3消防水箱，且發(fā)生火災(zāi)后，由消防水泵供給的消防用水量不應(yīng)進(jìn)入消防水箱內(nèi)。

3 水泵房管道設(shè)計(jì)

《消防給水及消火栓系統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）及《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229-2006）中都明確規(guī)定，消防水泵應(yīng)采用自灌式吸水，并應(yīng)在吸水管上設(shè)置檢修閥門。相應(yīng)的條文解釋為：消防水泵應(yīng)經(jīng)常充滿水，以保證及時(shí)啟動(dòng)供水，因此應(yīng)采用自灌式引水方式。但規(guī)范中沒有明確消防水池水位與水泵之間的高度關(guān)系，也沒有明確是水泵初期需要自灌式吸水還是在整個(gè)消防水泵運(yùn)行過程中都需要自灌式吸水。結(jié)合變電站同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)按一次確定，筆者認(rèn)為，變電站水泵自灌吸水應(yīng)滿足水泵啟動(dòng)水泵初期自灌就能滿足變電站滅火需要。故變電站消防水池采用半地下布置，從而減小占地面積。

泵房?jī)?nèi)一組消防水泵的吸水管不應(yīng)少于2條；當(dāng)其中一條損壞時(shí)，其余的吸水管應(yīng)能滿足全部用水量。泵房?jī)?nèi)出水管上應(yīng)設(shè)置水泵試驗(yàn)用的放水管道，直接通往消防水池。規(guī)范中提到水泵試驗(yàn)采用DN65的放水閥門，筆者認(rèn)為，水泵放水管管徑應(yīng)放大至與水泵出水管相同管徑或小一號(hào)管徑，以防止大流量的水泵在出水流量過小時(shí)超壓影響。對(duì)于試驗(yàn)管道只在泵房?jī)?nèi)預(yù)留水帶接口，沒有直接接到消防水池，水泵試驗(yàn)時(shí)需要連接水帶將排水接到室外雨水井內(nèi)的情況，使用DN65的放水閥門，并根據(jù)需要設(shè)置泄壓設(shè)施。

4 室外消防管道

對(duì)于站內(nèi)消防管網(wǎng)宜為環(huán)狀布置，消防水泵房應(yīng)有不少于2條出水管與環(huán)狀管網(wǎng)連接，當(dāng)其中1條出水管檢修時(shí)，其余的出水管應(yīng)能滿足全部用水量。室外消火栓布置應(yīng)距路邊不應(yīng)大于2m，距房屋外墻不宜小于5m。設(shè)有主變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)時(shí)，主變附近應(yīng)設(shè)置雨淋閥；因水噴霧滅火時(shí)所需水壓較高，室外消火栓栓口壓力較高，消防水槍無法正常操作，故在室外消防環(huán)網(wǎng)上消火栓系統(tǒng)前管道上相應(yīng)位置應(yīng)加設(shè)減壓閥。

5 結(jié)語

變電站的消防系統(tǒng)是一個(gè)立體的綜合性系統(tǒng)，以上所述只是消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分。變電站消防系統(tǒng)還包括建構(gòu)筑物的防火間距、安全疏散，電纜的防火封堵，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警，滅火器設(shè)置，空調(diào)通風(fēng)防火閥設(shè)置，消防用電等多個(gè)方面。各部分設(shè)計(jì)人員應(yīng)該協(xié)同配合，全面考慮，力求使變電站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

[1]《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）.

[2]《消防給水及消火栓系統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）.

[3]《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50219-2014）.

[4]《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229-2006）.

[5]《廣東省110～500kV變電站消防技術(shù)規(guī)定》（2002年版）.

TM63

A

1004-7344（2016）20-0042-02

2016-6-27

王恒濤（1985-），男，助理工程師，本科，主要從事給排水設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)工作。