城市變電站建筑防火智能化設計研究

江永生 顏 艷

(中國電建集團河南省電力勘測設計院有限公司，河南 鄭州 450000)

1 研究背景和意義

城市變電站目前基本均采用全戶內(nèi)布置形式，按照國網(wǎng)“標準化設計、工廠化加工、模塊化建設”的智能變電站建設模式，站內(nèi)主要建筑物為一棟配電裝置樓，建筑采用預制裝配式鋼框架結構體系。但由于樓內(nèi)房間均按照電氣設備工藝流程布置，建筑防火顯得尤為重要。建筑物防火應“內(nèi)外兼修”，在嚴格滿足建筑材料和構件的耐火極限“被動消防”的同時，可以利用火災報警輔控系統(tǒng)，采取智能化控制，實現(xiàn)城市變電站火災的“主動消防”。

2 火災危險性分類和耐火等級

2.1 火災危險性分類

根據(jù)GB 50229—2019火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范和GB 50016—2018建筑設計防火規(guī)范的相關規(guī)定，本工程配電裝置樓建筑各配變電房間火災危險性類別及其耐火等級詳見表1。

其中火災危險性類別為丙類的主變壓器室和電容器組室占配電裝置樓建筑面積的比例大于5%，按照廠房或防火分區(qū)內(nèi)火災危險性類別應按火災危險性較大部分確定的原則，配電裝置樓建筑的火災危險性類別為丙類。

表1 各功能房間火災危險性分類及其耐火等級

2.2 耐火等級

按照《火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范》表11.1.1注釋2規(guī)定，配電裝置樓建筑耐火等級可采用二級，主變壓器室四周采用耐火等級不低于3.0 h的防火墻進行分隔，將主變壓器室劃分為獨立的防火分區(qū)，耐火等級為一級。

根據(jù)GB 50016—2018建筑防火設計規(guī)范第3.2.1條規(guī)定，配電裝置樓建筑各防火分區(qū)構件的燃燒性能和耐火極限詳見表2。

3 建筑防火設計

配電裝置樓建筑的火災危險性類別為丙類，耐火等級二級，配電裝置樓為2層鋼結構建筑，建筑主入口處設有室內(nèi)鋼筋混凝土樓梯。配電裝置樓主要電氣設備用房均設有2個疏散出口，當門外為公共走道時，該門采用乙級防火門。

表2 配電裝置樓建筑構件的燃燒性能和耐火極限

配電裝置樓建筑外墻均采用100 mm厚鋁鎂錳巖棉夾芯板+120 mm厚ALC板(蒸壓加氣混凝土板)；內(nèi)墻采用120 mm厚ALC板，主變壓器室及散熱器與相鄰房間隔墻均采用防火墻，做法同外墻做法，室內(nèi)鋼結構梁柱采用50 mm厚ALC薄板防火包覆，室內(nèi)門防火門均采用鋼質防火門。建筑材料選擇因室制宜，均滿足3.0 h防火要求。材料整體節(jié)能環(huán)保，便于裝配，外立面造型簡潔明快，充分體現(xiàn)工業(yè)化設計的思想。

配電裝置樓建筑各鋼結構構件按照耐火極限要求的差異，分別采用適合的防火措施，以實現(xiàn)性能先進、安全可靠、投資效益最大化的目標，具體鋼結構防火措施方案見表3。

表3 鋼結構構件耐火極限及防火措施

4 站內(nèi)主動消防及三維可視化系統(tǒng)

根據(jù)無人值守變電站智能化的要求，站內(nèi)建筑消防立足于被動消防的同時，采用火災報警及控制系統(tǒng)，積極實現(xiàn)主動防御、主動消防的目的。全站裝設一套火災自動報警及消防控制子系統(tǒng)，由火災報警控制器、感溫感煙探測器、紅外探測器、聲光報警器、手動報警按鈕等設備組成。聲光報警器、手動報警按鈕裝設在各房間入口處明顯部位，感溫感煙探測器、紅外探測器布控在各房間屋頂?；馂膱缶刂破鹘M屏安裝，布置在二次設備室。一旦火災發(fā)生，火災報警自動響應，并利用各類探測器和傳感器傳至消防控制系統(tǒng)。主動識別信號源，分析事故房間，與圖像監(jiān)視系統(tǒng)實時聯(lián)動，直接顯示火災實情。并快速關停房間內(nèi)通風設施，應急啟動強排煙系統(tǒng)和水消防控制系統(tǒng)。實現(xiàn)主動消防，主動防御系統(tǒng)，最大限度降低建筑的火災損失，提升防火、滅火的智能化水平。

同時，將整體建筑建立三維全場景模型，將整站所有的建筑物、一次設備等進行建模，作為輔助控制系統(tǒng)智能布點的基礎。建立三維實景運維管理系統(tǒng)，實現(xiàn)火災故障定位等功能，為火災主動消防提供三維可視化解決方案(見圖1)。

5 結語

城市變電站建筑物本體消防應不斷優(yōu)化建筑材料選擇和建筑房間功能布置，使建筑物優(yōu)先滿足建筑耐火等級和構件的耐火極限，達到被動消防的同時，應不斷提升建筑物的智能化水平，建筑物樓內(nèi)設置智能化火災報警控制系統(tǒng)，并且構建全站的三維場景模型，采用智能布點軟件，及時發(fā)現(xiàn)并控制火災，達到主動消防的目的，使建筑防火實現(xiàn)智能化控制，整體提升火災消防的工業(yè)化的控制水平，實現(xiàn)變電站建筑防火設計的智能化。