變電站土建設(shè)計(jì)中有關(guān)防火的問題分析

中國電力工程顧問集團(tuán)新能源有限公司西安分公司 王冀檬

1 變電站土建設(shè)計(jì)的具體防火要求

對(duì)多數(shù)的建筑物而言，在實(shí)際設(shè)計(jì)階段要掌握基本的原則，兼顧到內(nèi)部空間布局情況合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。布局設(shè)計(jì)中需使其具備藝術(shù)感和層次感，由于不同的建筑物對(duì)設(shè)計(jì)形式有不同的要求，在運(yùn)行過程中要盡量適應(yīng)設(shè)計(jì)要求。對(duì)于變電站這類的建筑物而言，在運(yùn)行中對(duì)防火等級(jí)要求較高，控制室和繼電器室的防火安全等都是關(guān)注的關(guān)鍵所在。在實(shí)際設(shè)計(jì)中要明確其中的防火要求，一般國家規(guī)定的耐火等級(jí)不能低于二等，對(duì)于屋面材料而言，變電站的各個(gè)室內(nèi)墻面設(shè)計(jì)都要引起重視，采用可自行熄滅的材料[1]。

針對(duì)變電站內(nèi)防火門的設(shè)計(jì)，其耐火性及消防器材的設(shè)置也很重要，要確定開啟方向和安全出口，保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)能及時(shí)展開救火工作。一般在距離變壓器外廓5～10m 處可設(shè)置防火門窗，此外對(duì)于同一個(gè)變電站不同的房屋間要確定具體的距離，使其可符合對(duì)應(yīng)的安全規(guī)范要求。在防火墻設(shè)計(jì)的階段，避免由于房屋間距不足或布局不合理等導(dǎo)致電站的防火系數(shù)下降。一般情況下如電站內(nèi)的油浸或可溶介質(zhì)的電氣設(shè)備在電站側(cè)墻3m 及以內(nèi)時(shí)，以該側(cè)墻為圓點(diǎn)、半徑3m 以內(nèi)不得設(shè)有門窗，以保證電站具有較高的防火性能。各建筑物與電氣設(shè)備間的防火間距要合理設(shè)定[2]。

防火性能比較好的設(shè)計(jì)方案也有一定的積極作用，可為變電站土建工程項(xiàng)目的預(yù)設(shè)奠定基礎(chǔ)。在后續(xù)設(shè)計(jì)中提供相對(duì)合理的施工指導(dǎo)，保證變電站的消防安全、預(yù)防火災(zāi)，同時(shí)減少火災(zāi)的危害。在變電站的防火設(shè)計(jì)過程中，可從電氣設(shè)備和建筑物等方面入手，嚴(yán)格按照現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)施，做好設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量把握。以建筑物的防火設(shè)計(jì)為例，在具體設(shè)計(jì)階段要明確建筑物的種類，按照實(shí)際防火等級(jí)要求實(shí)施。依據(jù)國家現(xiàn)有的規(guī)范要求可知，針對(duì)耐火等級(jí)高于二級(jí)的要實(shí)現(xiàn)針對(duì)性設(shè)計(jì)[3]。

2 變電站土建設(shè)計(jì)中的安全問題分析

2.1 常見的安全問題

混凝土質(zhì)量問題。在工程建設(shè)的過程中對(duì)混凝土的強(qiáng)度施工重視度較高，在實(shí)施中可能會(huì)忽視混凝土的耐久性檢驗(yàn)。為能確保混凝土施工符合具體的要求，要讓材料能更長久的使用，經(jīng)得住季節(jié)的更替；土建工程裂縫?；炷临|(zhì)量如不過硬，在土建工程施工中可能會(huì)出現(xiàn)開裂情況，部分是由于混凝土質(zhì)量問題導(dǎo)致的，部分也是和溫差變化相關(guān)，有的經(jīng)過長久使用和風(fēng)化后日常的養(yǎng)護(hù)管理不到位，都會(huì)出現(xiàn)不同程度的土建開裂的現(xiàn)象。

2.2 改造對(duì)策

針對(duì)變電站土建工程施工設(shè)計(jì)具體情況，需結(jié)合現(xiàn)狀制定對(duì)應(yīng)的改造對(duì)策。如不及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)處理則會(huì)導(dǎo)致土建結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，甚至引起安全事故。

提升耐久性。相關(guān)的工作人員在實(shí)際的變電站工作階段須重視耐久性，不斷提升重視程度，在后續(xù)設(shè)計(jì)中將變電站的工程最低壽命在具體設(shè)計(jì)中明確指出[4]；定期維修。對(duì)于建設(shè)的變電站，在實(shí)施中須注意進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理、定期檢測，對(duì)發(fā)現(xiàn)的相關(guān)問題及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施，避免常年不檢修現(xiàn)象的出現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)混凝土合理化設(shè)計(jì)。在混凝土建設(shè)的階段不能借助經(jīng)驗(yàn)實(shí)施，要不斷提升自身經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過精確計(jì)算和反復(fù)實(shí)驗(yàn)確定混凝土的結(jié)構(gòu)類型，保證強(qiáng)度符合要求。也要開展抗裂性的驗(yàn)證，留出合理的承載空間，避免外界因素導(dǎo)致不同程度問題的出現(xiàn)。對(duì)于混凝土鋼筋的設(shè)計(jì)須經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理性。在變電站土建工程項(xiàng)目實(shí)施的階段，由于其中的影響因素比較多，要綜合性進(jìn)行分析，最大程度避免其中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)變電站的安全和耐久性要引起重視，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 變電站土建設(shè)計(jì)中防火設(shè)計(jì)案例分析

在本次研究中以35kV 變電站土建工程施工為案例，在配電建筑設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行材料分析。配電建筑是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總共是3層、地上2層，高度在10米，總面積在1225.36m2，建筑物的等級(jí)是二級(jí)，主變壓器的架構(gòu)設(shè)計(jì)是由2組進(jìn)線組成的。

主變壓器基礎(chǔ)防火設(shè)計(jì)：主變壓器尺寸設(shè)計(jì)要符合要求，基礎(chǔ)尺寸為2.673×2.673，埋深為1.63m。基礎(chǔ)使用的混凝土材料等級(jí)為C30，墊層使用的混凝土材料等級(jí)為C25。鋼材規(guī)格為0235B，焊條為E43。鋼筋等級(jí)為HPB235，主變壓器基礎(chǔ)鋼筋保護(hù)層厚度為40mm。在實(shí)際的防火墻設(shè)計(jì)過程中要明確其中的具體設(shè)計(jì)要求：設(shè)置C13砼墊層，厚度是100、間隔200mm 設(shè)計(jì)，便于實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)搭配設(shè)計(jì)。鋼筋的直徑分別是8和10mm，針對(duì)墻體的構(gòu)造柱的具體位置需要引起重視，將其砌筑成馬牙搓，并且和墻體內(nèi)的鋼筋拉結(jié)起來[5]。

變電站內(nèi)部消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在變電站的內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中要明確變電站的圍墻位置，以圍墻外1m 為界限，設(shè)計(jì)形式如下：變電站區(qū)總平面布置和建筑防火，對(duì)于變電站區(qū)的設(shè)計(jì)需掌握道路的寬度和轉(zhuǎn)彎半徑，引接道路的轉(zhuǎn)彎半徑，各項(xiàng)指標(biāo)都需要達(dá)到理想的消防要求，確?；剀嚨姆奖?。對(duì)于建筑區(qū)域的具體設(shè)計(jì)要嚴(yán)格的按照現(xiàn)有的規(guī)范要求實(shí)施，通過合理化的控制后能將間距和耐火等級(jí)控制在理想范圍內(nèi)。同時(shí)配電綜合樓建筑體積大于3500m3，火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為戊類，建筑物耐火等級(jí)為二級(jí)。根據(jù)建筑物的耐火等級(jí)該建筑是二級(jí)，依據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的其他要求，變電站內(nèi)設(shè)置室外消火栓系統(tǒng)，在內(nèi)部設(shè)計(jì)中需要結(jié)合防火管網(wǎng)進(jìn)行預(yù)設(shè)。

4 變電站土建設(shè)計(jì)的防火要點(diǎn)

依據(jù)變電站土建設(shè)計(jì)的各方要求，在實(shí)施中必須注意的是明確其中的防火注意事項(xiàng)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)之后能減少安全隱患。

4.1 建筑物防火

針對(duì)變電站內(nèi)的不同建筑物其本質(zhì)上采取的防火對(duì)策是不同的，建筑物和建筑物之間、建筑物和其他設(shè)備之間都需有一定間距可以滿足不同的防火要求，在實(shí)施中可能會(huì)受到場地的限制，導(dǎo)致防火距離不能達(dá)到理想的要求，因此在具體設(shè)計(jì)過程中，需設(shè)置對(duì)應(yīng)的防火墻。防火墻采取的是框架＋大砌塊、框架＋預(yù)制板墻的形式實(shí)施，防火墻高6.0m、寬10m，確保耐火極限不能低于3h。防火墻的耐火等級(jí)是一級(jí)，墻體的強(qiáng)度不小于儲(chǔ)油坑兩側(cè)1m，優(yōu)先選擇環(huán)保材料如加氣混凝土砌塊等，采用水泥砂漿抹面。在裝配式建筑的具體設(shè)計(jì)階段要能結(jié)合主變構(gòu)架鋼管形式實(shí)施，設(shè)置對(duì)應(yīng)的鋼混現(xiàn)澆柱。

此外室內(nèi)的耐火級(jí)別設(shè)計(jì)對(duì)于室內(nèi)的設(shè)備和構(gòu)件等提出耐火等級(jí)需求，控制室以及繼電器室內(nèi)須配合對(duì)應(yīng)等級(jí)較高的材料設(shè)備。墻面設(shè)計(jì)以防火板為主，耐火性主要是經(jīng)過國家專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測認(rèn)定。外包板的層數(shù)和厚度等則是結(jié)合自身的結(jié)構(gòu)形式和耐火極限而定的，經(jīng)計(jì)算后確定。在耐火等級(jí)測定過程中要確定不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的極限值，選擇對(duì)應(yīng)類型的防火涂料，確保涂料黏結(jié)強(qiáng)度不小于0.05MPa，在鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)適當(dāng)增加防火涂料的厚度；應(yīng)合理設(shè)置疏散口，一旦發(fā)生火災(zāi)可較快速地疏散人員，降低傷亡[6]。

4.2 屋外配電設(shè)計(jì)

在屋外的具體配電設(shè)計(jì)過程中需設(shè)置對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)油設(shè)備，便于第一時(shí)間將油輸入到安全出口處。在配電場地的合理位置設(shè)施好一定大小的防火砂箱，如果出現(xiàn)火災(zāi)，必須及時(shí)的進(jìn)行火勢的控制。在當(dāng)前的變電站內(nèi)，一旦存在砂箱擺放錯(cuò)誤的現(xiàn)象則直接影響到變電站的美觀度，甚至喪失了對(duì)應(yīng)的防火作用。因此在后期設(shè)計(jì)中需要科學(xué)合理的擺放砂箱的位置，保證砂箱的上面和下面都具備防滲水措施，保持整體的干燥，為黃砂的運(yùn)輸提供便利。

4.3 電纜防火

在變電站的具體設(shè)計(jì)中電纜防火設(shè)計(jì)起到突出的作用，由于電纜失火的概率較高，很多時(shí)候電纜延伸的范圍較廣泛，不可能采取固定的滅火裝置，較常用的電纜防火裝置就是分隔的方式和阻燃方式，一般在電纜的分叉區(qū)域設(shè)置黃砂，針對(duì)比較特殊的位置，一旦出現(xiàn)失火的情況可采取分段阻止的方式。電纜室內(nèi)外的接口處都要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，將出入口的孔隙采取用防火材質(zhì)的材料完全封住，防止大火蔓延到其他建筑物上。室內(nèi)電纜邊上的樓梯板等也要涂抹上防火的東西。

4.4 電氣設(shè)備防火

在變電站土建設(shè)計(jì)的過程中會(huì)出現(xiàn)很多易燃易爆物品，安全隱患較大，因此要采取隔離方式進(jìn)行處理。單獨(dú)的防爆空間內(nèi)很多設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生火花，因此需采取一定的措施防止出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，開關(guān)和插座等要設(shè)置在走廊內(nèi)。變電站內(nèi)應(yīng)用較廣泛的設(shè)備就是變壓器，對(duì)于變壓器的防火設(shè)計(jì)也有一定的要求，在實(shí)際設(shè)計(jì)中不容忽視。由于當(dāng)前不具備完善的滅火設(shè)備和方案，因此需在日常生活中引起重視，將其放在關(guān)鍵的位置上，實(shí)現(xiàn)合理化設(shè)計(jì)。除考慮到和其他設(shè)備的距離之外，也要嚴(yán)格按照防火墻的設(shè)置要求進(jìn)行，積極的做好一切防范對(duì)策。

關(guān)于電站內(nèi)部的防火設(shè)計(jì)，一般情況下內(nèi)部設(shè)置專門的防火墻，材料以防火型隔板、形條、柔軟及固定的堵料為主，防火墻進(jìn)線的一端、電纜支架之間的電纜上都要使用防火的涂料；對(duì)于戶外電纜的連接及各電纜的分支通道，每1m 要設(shè)置阻火段，每2m 要用防火涂料、耐火包裝等填充防火槽。變壓器本身的防火要求也較高，在變電站內(nèi)要明確具體的防火等級(jí)和設(shè)備。依據(jù)國家規(guī)定可知，主變壓器距離電站外配電室和其他生產(chǎn)建筑物的距離不能小于10m，如主變壓器著火首選的救火設(shè)備是化學(xué)滅火器，避免火勢擴(kuò)大。

在內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)重大火災(zāi)的現(xiàn)象，需借助內(nèi)部防火墻及回血滅火器等，合理化應(yīng)用之后能避免火勢的蔓延。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)可知，變壓器著火后處理難度較大，為能降低風(fēng)險(xiǎn)，要求工作人員在實(shí)際工作中嚴(yán)格按照建筑物間的安全距離確保主變壓器之間和設(shè)備之間有安全距離。同時(shí)設(shè)置足夠數(shù)量的防火墻，檢查防火墻的耐火性是否良好，選擇性能比較好的材料。

4.5 事故集油池的防火要求

在實(shí)際的防火設(shè)計(jì)中，室外單臺(tái)的變壓器油量超過1000kg 后其相關(guān)設(shè)備需設(shè)置排油坑和其他設(shè)施。此外排油坑的容量是變壓油量的20～60%，如排油坑的容量是設(shè)備油量的20%，則需在坑底進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在管口裝上安裝過濾網(wǎng)，便于在發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)將其能及時(shí)排出。

4.6 消防道以及場地防火設(shè)計(jì)

變電站的土建設(shè)計(jì)中對(duì)防火設(shè)計(jì)方式有嚴(yán)格的要求，在實(shí)際設(shè)計(jì)階段，消防車道采取的是環(huán)形車道的形式，適合轉(zhuǎn)彎。在實(shí)際設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)彎半徑要確保合理，在出現(xiàn)事故后消防車需以最快速度到附近，如場地較小可設(shè)置盡頭式回車場，面積不小于15m2，在電站附近也要進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)，考慮到實(shí)際防火要求，不允許種植高大喬木，可種植比較低的灌木類植物。

4.7 無人值班防火設(shè)計(jì)

消防器材的數(shù)量需符合變電站規(guī)模要求，在實(shí)際設(shè)計(jì)中包括消防棚、消防沙池及消防栓等。變電站設(shè)計(jì)中準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的滅火器不允許配備泡沫滅火器，同時(shí)可以配合干粉、二氧化碳和四氧化碳等按照無人值班的防火要求進(jìn)行放置。注意各種滅火器設(shè)備要安排合理，便于在出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)能及時(shí)應(yīng)用。變電站也要設(shè)置對(duì)應(yīng)的消防報(bào)警系統(tǒng)，其原理如下：

在變電站內(nèi)設(shè)置煙感探頭，確保信號(hào)的準(zhǔn)確，在檢測時(shí)進(jìn)行火情的勘測，發(fā)出信號(hào)后能第一時(shí)間處理。此外也要提醒工作人員讓其能引起重視、以身作則，積極進(jìn)行處理。設(shè)備在發(fā)出警報(bào)聲音后，采用語音和畫面提醒監(jiān)控中心的工作人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)火情的及時(shí)勘測。在無人值班的變電站可安裝警戒系統(tǒng)，便于從遠(yuǎn)處進(jìn)行觀看，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很重要，該系統(tǒng)具備圖像監(jiān)視能力，同時(shí)有紅外報(bào)警和變電站燈光控制系統(tǒng)。在報(bào)警系統(tǒng)探頭應(yīng)用過程中，將其安裝在變電站四周的墻上，一旦有人進(jìn)入會(huì)自動(dòng)報(bào)警，發(fā)出強(qiáng)烈的警笛聲。

實(shí)施中巡視管理也有突出的作用，要求攝像頭能對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行錄像。監(jiān)控中心接到警報(bào)后進(jìn)行監(jiān)視，可采取麥克喊話方式驅(qū)趕闖入者。另外可將消防系統(tǒng)接入到警戒系統(tǒng)中，可自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)報(bào)警區(qū)域?qū)鹎檫M(jìn)行檢查。變電站消防設(shè)計(jì)范圍需以1m 作為界限，在設(shè)計(jì)時(shí)變電站總平面布置和建筑防火預(yù)設(shè)很重要。針對(duì)變電站區(qū)域發(fā)展情況，可配置便攜式的紅外線探測儀，該儀器在沒有接觸設(shè)備的情況下能將紅外光束對(duì)準(zhǔn)探測物，在15m 范圍內(nèi)能探測出具體溫度。該探測儀器本身優(yōu)勢較明顯，能讓巡查的工作人員了解設(shè)備現(xiàn)狀，避免引起引線過熱的情況。

綜上，變電站的土建設(shè)計(jì)涉及到的影響因素較多，在實(shí)施中需注意確保正常的供電。在土建階段，設(shè)計(jì)者及建設(shè)者要制定相對(duì)合理的規(guī)劃，在配置混凝土及具體的施工階段提升精確性。