變配電站在甲乙類(lèi)廠房設(shè)置探討

陳 學(xué) 明

(國(guó)藥集團(tuán)重慶醫(yī)藥設(shè)計(jì)院有限公司, 重慶 400042)

0 引 言

GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018年版)[1](簡(jiǎn)稱《建規(guī)》后加版本號(hào))第3.3.8條規(guī)定:“變、配電站不應(yīng)設(shè)置在甲、乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)或貼鄰,且不應(yīng)設(shè)置在爆炸性氣體、粉塵環(huán)境的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。供甲、乙類(lèi)廠房專(zhuān)用的10 kV及以下的變、配電站,當(dāng)采用無(wú)門(mén)、窗、洞口的防火墻分隔時(shí),可一面貼鄰,并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50058《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”。該條為強(qiáng)制性條文。

根據(jù)此條文,部分地方安評(píng)機(jī)構(gòu)或安全監(jiān)管部門(mén)對(duì)變、配電站甚至低壓配電室位置設(shè)置提出嚴(yán)苛要求,給甲乙類(lèi)廠房的配電設(shè)計(jì)和業(yè)主運(yùn)行使用等造成諸多不便,設(shè)計(jì)人員和業(yè)主對(duì)此卻又無(wú)可奈何[2-3]。本文認(rèn)為存在兩個(gè)問(wèn)題,條文編制的遲滯和理解條文的偏差。為此,本文探討了《建規(guī)》中此條文及條文說(shuō)明的演變情況,以及醫(yī)藥設(shè)計(jì)行業(yè)在涉及該條文時(shí)所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題探討。

1 變、配電站與配電室概念

變電站是指電力系統(tǒng)中對(duì)電壓和電流進(jìn)行變換、接受電能及分配電能的場(chǎng)所。變電就是把一個(gè)電壓等級(jí)變成另外一個(gè)電壓等級(jí),即必經(jīng)變壓器進(jìn)行變壓;配電是指電能分配,即經(jīng)過(guò)配電柜將電分成多個(gè)回路送出。配電與變電的區(qū)別在于配電無(wú)變壓器,而變電有變壓器。

根據(jù)輸送電能容量及房間實(shí)際占地面積,從大到小排,分別是變電站(配電站)、變電所(配電所)、配電室、配電間。即:一般大區(qū)域變電的地方稱為站,終端總變電的地方稱為所,最末端為室或者間。嚴(yán)格來(lái)說(shuō),變電站大于變電所,但從本文規(guī)范中的演變來(lái)看,各版《建規(guī)》中變、配電站與變、配電所含義相同。

文獻(xiàn)[4]對(duì)變、配電站定義為:變(配)電站,向低壓電氣裝置供電的變(配)電站,如車(chē)間變(配)電站;配電站(開(kāi)關(guān)站),匯集與補(bǔ)償電能,連接電力系統(tǒng)幾個(gè)部分,多為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性而設(shè),必要時(shí)可設(shè)置串聯(lián)補(bǔ)償裝置,以提高供電能力和送電質(zhì)量。電壓等級(jí)有35 kV、20 kV、10 kV等。

根據(jù)GB 50053—1994《10 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》,變、配電所定義如下:變電所,10 kV及以下交流電源經(jīng)電力變壓器變壓后對(duì)用電設(shè)備供電;配電所,所內(nèi)只有起開(kāi)閉和分配電能作用的高壓配電裝置,母線上無(wú)變壓器。配電所內(nèi)只有高壓配電裝置,實(shí)際就是開(kāi)閉所。

因此,變電站(所)、高壓配電室(開(kāi)閉所)不能設(shè)于甲乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)或貼鄰,專(zhuān)用可一面貼鄰。低壓配電室不受此規(guī)范條文限制。

2 各版《建規(guī)》中條文溯源及邏輯分析

《建規(guī)》最早的版本為T(mén)J 16—1974,該版本根據(jù)更早的規(guī)定和資料進(jìn)行修訂,并多次征求各有關(guān)部門(mén)意見(jiàn)再開(kāi)會(huì)審查定稿,于1975年3月1日試行。因未查到該版本條文,故無(wú)法在該版本中追溯。

GBJ 16—1987《建規(guī)》第3.2.6條規(guī)定“可燃油油浸電力變壓器室、高壓配電裝置室的耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)”;第3.2.6條條文說(shuō)明“油浸變壓器是一種多油電器設(shè)備。當(dāng)它長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷或發(fā)生故障產(chǎn)生電弧時(shí),油溫過(guò)高會(huì)起火或電弧使油劇烈氣化,可能使變壓器外殼爆裂釀成火災(zāi),因此運(yùn)行中的變壓器存在有燃燒或爆裂的可能”;第3.2.7條“變電所、配電所不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)或貼鄰建造,但供上述甲、乙類(lèi)專(zhuān)用的10 kV及以下的變電所、配電所,當(dāng)采用無(wú)門(mén)窗洞口的防火墻隔開(kāi)時(shí),可一面貼鄰建造”;第3.2.7條條文說(shuō)明“甲、乙類(lèi)生產(chǎn)廠房屬易燃易爆場(chǎng)所,運(yùn)行中的變壓器又存燃燒或爆裂的可能性,不應(yīng)將變電所、配電所設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)或貼鄰建造,以提高廠房的安全程度。如果生產(chǎn)上確有需要,可以放寬,允許專(zhuān)為一個(gè)甲類(lèi)或乙類(lèi)廠房服務(wù)的10 kV及以下的變電所、配電所在廠房的一面外墻貼鄰建造,并用無(wú)門(mén)窗洞口的防火墻隔開(kāi)”。需要注意的是,根據(jù)第3.2.6條條文說(shuō)明“運(yùn)行中的變壓器存在有燃燒或爆裂的可能”,說(shuō)明第3.2.7條條文說(shuō)明中“運(yùn)行中的變壓器又存燃燒或爆裂的可能性”是針對(duì)油浸變壓器。

GBJ 16—1987《建規(guī)》(2001年版)中上述條文及條文說(shuō)明內(nèi)容與GBJ 16—1987一致。

GB 50016—2006《建規(guī)》第3.3.13條規(guī)定“油浸變壓器室、高壓配電裝置室的耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)”;第3.3.13條條文說(shuō)明“油浸變壓器是一種多油電器設(shè)備。當(dāng)它長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷或發(fā)生故障產(chǎn)生電弧時(shí),易使油溫過(guò)高而起火或產(chǎn)生電弧使油劇烈氣化,可能使變壓器外殼爆裂釀成火災(zāi),因此,運(yùn)行中的變壓器存在有燃燒或爆裂的可能”;第3.3.14條規(guī)定“變、配電所不應(yīng)設(shè)置在甲、乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)或貼鄰建造,且不應(yīng)設(shè)置在爆炸性氣體、粉塵環(huán)境的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。供甲、乙類(lèi)廠房專(zhuān)用的10 kV及以下的變、配電所,當(dāng)采用無(wú)門(mén)窗洞口的防火墻隔開(kāi)時(shí),可一面貼鄰建造”;第3.3.14條條文說(shuō)明“甲、乙類(lèi)生產(chǎn)廠房屬易燃易爆場(chǎng)所,運(yùn)行中的變壓器存在燃燒或爆裂的可能,不應(yīng)將變電所、配電所設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)或貼鄰建造,以提高廠房的安全程度。如果生產(chǎn)上確有需要,可以設(shè)一個(gè)專(zhuān)為甲類(lèi)或乙類(lèi)廠房服務(wù)的10 kV及以下的變電所、配電所,在廠房的一面外墻貼鄰建造,并用無(wú)門(mén)窗洞口的防火墻隔開(kāi)”。同樣,根據(jù)第3.3.13條條文說(shuō)明可以推理出,第3.3.14條條文說(shuō)明中“運(yùn)行中的變壓器存在燃燒或爆裂的可能”是針對(duì)油浸變壓器。

GB 50016—2014《建規(guī)》第3.2.6條規(guī)定“油浸變壓器室、高壓配電裝置室的耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)”;第3.2.6條條文說(shuō)明“油浸變壓器是一種多油電器設(shè)備。油浸變壓器易因油溫過(guò)高而著火或產(chǎn)生電弧使油劇烈氣化,使變壓器外殼爆裂釀成火災(zāi)事故。實(shí)際運(yùn)行中的變壓器存在燃燒或爆裂的可能,需提高其建筑的防火要求。對(duì)于干式或非燃液體的變壓器,因其火災(zāi)危險(xiǎn)性小,不易發(fā)生爆炸,故未作限制”;第3.3.8條規(guī)定“變、配電站不應(yīng)設(shè)置在甲、乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)或貼鄰,且不應(yīng)設(shè)置在爆炸性氣體、粉塵環(huán)境的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。供甲、乙類(lèi)廠房專(zhuān)用的10 kV及以下的變、配電站,當(dāng)采用無(wú)門(mén)、窗、洞口的防火墻分隔時(shí),可一面貼鄰”;第3.3.8條條文說(shuō)明“運(yùn)行中的變壓器存在燃燒或爆裂的可能,易導(dǎo)致相鄰的甲、乙類(lèi)廠房發(fā)生更大的次生災(zāi)害,故需考慮采用獨(dú)立的建筑并在相互間保持足夠的防火間距。如果生產(chǎn)上確有需要,可以設(shè)一個(gè)專(zhuān)為甲類(lèi)或乙類(lèi)廠房服務(wù)的10 kV及10 kV以下的變電站、配電站,在廠房的一面外墻貼鄰建造,并用無(wú)門(mén)窗洞口的防火墻隔開(kāi)”。與前述推理一致,第3.3.8條條文說(shuō)明中“運(yùn)行中的變壓器存在燃燒或爆裂的可能”是針對(duì)油浸變壓器,且可以根據(jù)第3.2.6條條文說(shuō)明中“對(duì)于干式或非燃液體的變壓器,因其火災(zāi)危險(xiǎn)性小,不易發(fā)生爆炸”得到佐證。

GB 50016—2014(2018年版)《建規(guī)》中上述條文及條文說(shuō)明與GB 50016—2014《建規(guī)》一致。

以上各版《建規(guī)》對(duì)此條文除個(gè)別字詞修飾變化、變配電所逐步改為變配電站、由普通條文改為強(qiáng)制性條文外,內(nèi)容并無(wú)實(shí)質(zhì)性改變。

根據(jù)我國(guó)干式變壓器(簡(jiǎn)稱干變)發(fā)展情況,從20世紀(jì)80年代后期我國(guó)干變還處于起步階段,到2000年前后干變才逐漸普及,這從《建規(guī)》各版本條文說(shuō)明的變化(GB 50016—2014《建規(guī)》條文說(shuō)明中首次出現(xiàn)“干式或非燃液體的變壓器”)中可以得到佐證。從前述各版《建規(guī)》條文說(shuō)明可知,油變壓器是限制變電站設(shè)于甲乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)的主要原因。

另外,查詢我國(guó)10 kV高壓斷路器的發(fā)展歷程,斷路器經(jīng)歷了從多油、少油再到真空等發(fā)展階段,到20世紀(jì)90年代初才逐漸淘汰多油及少油斷路器,而高壓真空斷路器在我國(guó)供電系統(tǒng)中的應(yīng)用始于1978年,到20世紀(jì)90年代中后期才開(kāi)始廣泛應(yīng)用。可以據(jù)此推斷出,早期規(guī)范限制配電站設(shè)于甲乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)的原因極可能是因?yàn)橛蛿嗦菲鞯奈ｋU(xiǎn)性較高。

通過(guò)對(duì)各版本《建規(guī)》追溯分析,可以推斷出以下方面:① 《建規(guī)》中該相關(guān)條文中的變、配電站是指的含有變壓器的變配電裝置和高壓配電室,而非低壓配電室;② 變、配電站中的變壓器是指危險(xiǎn)程度較高的油浸變壓器,而非危險(xiǎn)程度較低的干式變壓器;③ 《建規(guī)》中此條對(duì)變、配電站位置的限制主要原因是因油浸變壓器和油斷路器的危險(xiǎn)性較高。

3 低壓配電室位置實(shí)際危險(xiǎn)性分析

根據(jù)設(shè)計(jì)的醫(yī)藥行業(yè)甲乙類(lèi)廠房情況,按對(duì)《建規(guī)》此條文的正確理解(即變配電站不是低壓配電室),低壓配電室可設(shè)置于甲乙類(lèi)廠房的非防爆區(qū)內(nèi),且位置適中,走線方便。布置位置一如圖1所示,未標(biāo)注防爆區(qū)字樣的區(qū)域?yàn)榉欠辣瑓^(qū)。

圖1 布置位置一

如根據(jù)部分地方安評(píng)機(jī)構(gòu)或安監(jiān)部門(mén)對(duì)《建規(guī)》此條文的理解(即變配電站是低壓配電室),有2個(gè)常用方案。其中一個(gè)方案是在甲乙類(lèi)廠房的端頭,低壓配電室一面貼鄰,而貼鄰的另一側(cè)常常為爆炸危險(xiǎn)區(qū)域(簡(jiǎn)稱防爆區(qū)),布置位置二如圖2所示。另一個(gè)方案是距甲乙類(lèi)廠房一定距離,單獨(dú)設(shè)置低壓配電室,布置位置三如圖3所示。

圖2 布置位置二

圖3 布置位置三

低壓配電室的實(shí)際危險(xiǎn)性分析如表1所示。

表1 低壓配電室的實(shí)際危險(xiǎn)性分析

4 低壓配電室供電與就地配電箱供電危險(xiǎn)性分析

在低壓配電室位置設(shè)置的3種情況中,位置一因低壓配電室設(shè)置于單體內(nèi),供電方便,可直接由低壓配電室向各設(shè)備負(fù)荷供電,減少就地配電箱數(shù)量;位置三因低壓配電室在另一個(gè)單體內(nèi),如果所有設(shè)備均直接由低壓配電室供電,管線太多,距離又遠(yuǎn),故多在就地設(shè)配電箱;位置二的情況介于兩者之間,就地配電箱設(shè)置數(shù)量也介于兩者之間。因就地配電箱安裝環(huán)境局限,操作空間狹小,安裝位置更靠近防爆區(qū),存在的事故隱患和危險(xiǎn)點(diǎn)較低壓配電室多。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性分析及比較結(jié)果

針對(duì)低壓配電室位置二和位置三,相對(duì)于位置一比較:技術(shù)方面,電氣管線加長(zhǎng),壓降增大,能源損耗增加;經(jīng)濟(jì)方面,設(shè)備材料增加,投資加大,運(yùn)行費(fèi)增加;占地方面,相對(duì)較多;整體外觀及管理影響方面,增加設(shè)備管線,配電箱分散數(shù)量相對(duì)較多,增加運(yùn)行維護(hù)工作量和難度,低壓配電室位置不合理,一面貼鄰難看,管線走向別扭,影響整體觀瞻。

綜上所述,從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及實(shí)用性比較,低壓配電室位置一均是最優(yōu)的,且安全可靠。因局限于上述原因,故只以低壓配電室進(jìn)行比較,變配電站也同此理。

6 側(cè)面分析

根據(jù)GB 50058—2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.5條“變電所、配電所(包括配電室,下同)和控制室應(yīng)布置在爆炸性環(huán)境以外、當(dāng)為正壓時(shí),可布置在1區(qū)、2區(qū)內(nèi)”,變配電站可以設(shè)在甲乙類(lèi)廠房?jī)?nèi),甚至可以設(shè)在防爆區(qū)內(nèi)(有限制性條件作為前提)。

根據(jù)GB 50053—2013《20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.0.1條“當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)的建筑物毗連時(shí),變電所的所址應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058的有關(guān)規(guī)定”,此規(guī)范也未反對(duì)變配電站設(shè)于甲乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)。

因此,供甲乙類(lèi)廠房專(zhuān)用的、危險(xiǎn)性較低的、采用干變及無(wú)油斷路器的變配電站可以設(shè)于該甲乙類(lèi)廠房的非防爆區(qū)內(nèi)。

對(duì)于非專(zhuān)用變配電站,考慮到其重要性及發(fā)生事故后的影響范圍,不能設(shè)于甲乙類(lèi)廠房?jī)?nèi)或貼鄰。

7 結(jié) 語(yǔ)

探討了變配電站在甲乙類(lèi)廠房設(shè)置,可以得出以下結(jié)論:

(1)變、配電站指的是含有變壓器的變配電裝置和高壓配電室,而非低壓配電室。

(2)變、配電站中的變壓器是危險(xiǎn)程度較高的油浸變壓器,而非危險(xiǎn)程度較低的干式變壓器。

(3)《建規(guī)》中對(duì)變、配電站位置的限制主要原因是因油浸變壓器和油斷路器的危險(xiǎn)性較高。

(4)供甲乙類(lèi)廠房專(zhuān)用的、危險(xiǎn)性較低的、采用干變及無(wú)油斷路器的變配電站可以設(shè)于該甲乙類(lèi)廠房的非防爆區(qū)內(nèi)。

GB 51283—2020《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[5]第8.3.1條規(guī)定:供甲、乙類(lèi)廠房專(zhuān)用的20 kV及以下的變配電所,無(wú)含油設(shè)備的變配電所可一面或二面貼鄰建造。該條條文說(shuō)明為“一面貼鄰布置浪費(fèi)較多土地,為節(jié)約用地,同時(shí)考慮到無(wú)含油設(shè)備的變配電所火災(zāi)可能性較有含油設(shè)備的變配電所大幅降低,故規(guī)定無(wú)含油設(shè)備的變配電所可一面或二面貼鄰建造”。此標(biāo)準(zhǔn)已將一面貼鄰改為二面貼鄰。