城市變電站建筑防火智能化設(shè)計(jì)研究

江永生 顏 艷

(中國(guó)電建集團(tuán)河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)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(guó)網(wǎng)“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、模塊化建設(shè)”的智能變電站建設(shè)模式，站內(nèi)主要建筑物為一棟配電裝置樓，建筑采用預(yù)制裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)體系。但由于樓內(nèi)房間均按照電氣設(shè)備工藝流程布置，建筑防火顯得尤為重要。建筑物防火應(yīng)“內(nèi)外兼修”，在嚴(yán)格滿足建筑材料和構(gòu)件的耐火極限“被動(dòng)消防”的同時(shí)，可以利用火災(zāi)報(bào)警輔控系統(tǒng)，采取智能化控制，實(shí)現(xiàn)城市變電站火災(zāi)的“主動(dòng)消防”。

2 火災(zāi)危險(xiǎn)性分類和耐火等級(jí)

2.1 火災(zāi)危險(xiǎn)性分類

根據(jù)GB 50229—2019火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范和GB 50016—2018建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，本工程配電裝置樓建筑各配變電房間火災(zāi)危險(xiǎn)性類別及其耐火等級(jí)詳見(jiàn)表1。

其中火災(zāi)危險(xiǎn)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(zāi)危險(xiǎn)性類別應(yīng)按火災(zāi)危險(xiǎn)性較大部分確定的原則，配電裝置樓建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為丙類。

表1 各功能房間火災(zāi)危險(xiǎn)性分類及其耐火等級(jí)

2.2 耐火等級(jí)

按照《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)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(jí)可采用二級(jí)，主變壓器室四周采用耐火等級(jí)不低于3.0 h的防火墻進(jìn)行分隔，將主變壓器室劃分為獨(dú)立的防火分區(qū)，耐火等級(jí)為一級(jí)。

根據(jù)GB 50016—2018建筑防火設(shè)計(jì)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(gòu)件的燃燒性能和耐火極限詳見(jiàn)表2。

3 建筑防火設(shè)計(jì)

配電裝置樓建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為丙類，耐火等級(jí)二級(jí)，配電裝置樓為2層鋼結(jié)構(gòu)建筑，建筑主入口處設(shè)有室內(nèi)鋼筋混凝土樓梯。配電裝置樓主要電氣設(shè)備用房均設(shè)有2個(gè)疏散出口，當(dāng)門外為公共走道時(shí)，該門采用乙級(jí)防火門。

表2 配電裝置樓建筑構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(jiǎn)潔明快，充分體現(xiàn)工業(yè)化設(shè)計(jì)的思想。

配電裝置樓建筑各鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)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(shí)現(xiàn)性能先進(jìn)、安全可靠、投資效益最大化的目標(biāo)，具體鋼結(jié)構(gòu)防火措施方案見(jiàn)表3。

表3 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火極限及防火措施

4 站內(nèi)主動(dòng)消防及三維可視化系統(tǒng)

根據(jù)無(wú)人值守變電站智能化的要求，站內(nèi)建筑消防立足于被動(dòng)消防的同時(shí)，采用火災(zāi)報(bào)警及控制系統(tǒng)，積極實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防御、主動(dòng)消防的目的。全站裝設(shè)一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防控制子系統(tǒng)，由火災(zāi)報(bào)警控制器、感溫感煙探測(cè)器、紅外探測(cè)器、聲光報(bào)警器、手動(dòng)報(bào)警按鈕等設(shè)備組成。聲光報(bào)警器、手動(dòng)報(bào)警按鈕裝設(shè)在各房間入口處明顯部位，感溫感煙探測(cè)器、紅外探測(cè)器布控在各房間屋頂。火災(zāi)報(bào)警控制器組屏安裝，布置在二次設(shè)備室。一旦火災(zāi)發(fā)生，火災(zāi)報(bào)警自動(dòng)響應(yīng)，并利用各類探測(cè)器和傳感器傳至消防控制系統(tǒng)。主動(dòng)識(shí)別信號(hào)源，分析事故房間，與圖像監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，直接顯示火災(zāi)實(shí)情。并快速關(guān)停房間內(nèi)通風(fēng)設(shè)施，應(yīng)急啟動(dòng)強(qiáng)排煙系統(tǒng)和水消防控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)主動(dòng)消防，主動(dòng)防御系統(tǒng)，最大限度降低建筑的火災(zāi)損失，提升防火、滅火的智能化水平。

同時(shí)，將整體建筑建立三維全場(chǎng)景模型，將整站所有的建筑物、一次設(shè)備等進(jìn)行建模，作為輔助控制系統(tǒng)智能布點(diǎn)的基礎(chǔ)。建立三維實(shí)景運(yùn)維管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)故障定位等功能，為火災(zāi)主動(dòng)消防提供三維可視化解決方案(見(jiàn)圖1)。

5 結(jié)語(yǔ)

城市變電站建筑物本體消防應(yīng)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(jí)和構(gòu)件的耐火極限，達(dá)到被動(dòng)消防的同時(shí)，應(yīng)不斷提升建筑物的智能化水平，建筑物樓內(nèi)設(shè)置智能化火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，并且構(gòu)建全站的三維場(chǎng)景模型，采用智能布點(diǎn)軟件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并控制火災(zāi)，達(dá)到主動(dòng)消防的目的，使建筑防火實(shí)現(xiàn)智能化控制，整體提升火災(zāi)消防的工業(yè)化的控制水平，實(shí)現(xiàn)變電站建筑防火設(shè)計(jì)的智能化。