變電站土建設計中有關防火的問題分析

中國電力工程顧問集團新能源有限公司西安分公司 王冀檬

1 變電站土建設計的具體防火要求

對多數的建筑物而言，在實際設計階段要掌握基本的原則，兼顧到內部空間布局情況合理進行設計。布局設計中需使其具備藝術感和層次感，由于不同的建筑物對設計形式有不同的要求，在運行過程中要盡量適應設計要求。對于變電站這類的建筑物而言，在運行中對防火等級要求較高，控制室和繼電器室的防火安全等都是關注的關鍵所在。在實際設計中要明確其中的防火要求，一般國家規定的耐火等級不能低于二等，對于屋面材料而言，變電站的各個室內墻面設計都要引起重視，采用可自行熄滅的材料[1]。

針對變電站內防火門的設計，其耐火性及消防器材的設置也很重要，要確定開啟方向和安全出口，保證火災發生時能及時展開救火工作。一般在距離變壓器外廓5～10m 處可設置防火門窗，此外對于同一個變電站不同的房屋間要確定具體的距離，使其可符合對應的安全規范要求。在防火墻設計的階段，避免由于房屋間距不足或布局不合理等導致電站的防火系數下降。一般情況下如電站內的油浸或可溶介質的電氣設備在電站側墻3m 及以內時，以該側墻為圓點、半徑3m 以內不得設有門窗，以保證電站具有較高的防火性能。各建筑物與電氣設備間的防火間距要合理設定[2]。

防火性能比較好的設計方案也有一定的積極作用，可為變電站土建工程項目的預設奠定基礎。在后續設計中提供相對合理的施工指導，保證變電站的消防安全、預防火災，同時減少火災的危害。在變電站的防火設計過程中，可從電氣設備和建筑物等方面入手，嚴格按照現有設計規范實施，做好設計方案的質量把握。以建筑物的防火設計為例，在具體設計階段要明確建筑物的種類，按照實際防火等級要求實施。依據國家現有的規范要求可知，針對耐火等級高于二級的要實現針對性設計[3]。

2 變電站土建設計中的安全問題分析

2.1 常見的安全問題

混凝土質量問題。在工程建設的過程中對混凝土的強度施工重視度較高，在實施中可能會忽視混凝土的耐久性檢驗。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，經得住季節的更替；土建工程裂縫。混凝土質量如不過硬，在土建工程施工中可能會出現開裂情況，部分是由于混凝土質量問題導致的，部分也是和溫差變化相關，有的經過長久使用和風化后日常的養護管理不到位，都會出現不同程度的土建開裂的現象。

2.2 改造對策

針對變電站土建工程施工設計具體情況，需結合現狀制定對應的改造對策。如不及時進行改進處理則會導致土建結構不穩定，甚至引起安全事故。

提升耐久性。相關的工作人員在實際的變電站工作階段須重視耐久性，不斷提升重視程度，在后續設計中將變電站的工程最低壽命在具體設計中明確指出[4]；定期維修。對于建設的變電站，在實施中須注意進行養護處理、定期檢測，對發現的相關問題及時采取對應措施，避免常年不檢修現象的出現。

實現混凝土合理化設計。在混凝土建設的階段不能借助經驗實施，要不斷提升自身經驗，經過精確計算和反復實驗確定混凝土的結構類型，保證強度符合要求。也要開展抗裂性的驗證，留出合理的承載空間，避免外界因素導致不同程度問題的出現。對于混凝土鋼筋的設計須經過嚴格計算，從而實現結構的合理性。在變電站土建工程項目實施的階段，由于其中的影響因素比較多，要綜合性進行分析，最大程度避免其中的潛在風險。對變電站的安全和耐久性要引起重視，合理地進行設計。

3 變電站土建設計中防火設計案例分析

在本次研究中以35kV 變電站土建工程施工為案例，在配電建筑設計過程中進行材料分析。配電建筑是鋼筋混凝土結構，總共是3層、地上2層，高度在10米，總面積在1225.36m2，建筑物的等級是二級，主變壓器的架構設計是由2組進線組成的。

主變壓器基礎防火設計：主變壓器尺寸設計要符合要求，基礎尺寸為2.673×2.673，埋深為1.63m。基礎使用的混凝土材料等級為C30，墊層使用的混凝土材料等級為C25。鋼材規格為0235B，焊條為E43。鋼筋等級為HPB235，主變壓器基礎鋼筋保護層厚度為40mm。在實際的防火墻設計過程中要明確其中的具體設計要求：設置C13砼墊層，厚度是100、間隔200mm 設計，便于實現交錯搭配設計。鋼筋的直徑分別是8和10mm，針對墻體的構造柱的具體位置需要引起重視，將其砌筑成馬牙搓，并且和墻體內的鋼筋拉結起來[5]。

變電站內部消防系統設計：在變電站的內部系統設計過程中要明確變電站的圍墻位置，以圍墻外1m 為界限，設計形式如下：變電站區總平面布置和建筑防火，對于變電站區的設計需掌握道路的寬度和轉彎半徑，引接道路的轉彎半徑，各項指標都需要達到理想的消防要求，確保回車的方便。對于建筑區域的具體設計要嚴格的按照現有的規范要求實施，通過合理化的控制后能將間距和耐火等級控制在理想范圍內。同時配電綜合樓建筑體積大于3500m3，火災危險性類別為戊類，建筑物耐火等級為二級。根據建筑物的耐火等級該建筑是二級，依據建筑設計防火規范的其他要求，變電站內設置室外消火栓系統，在內部設計中需要結合防火管網進行預設。

4 變電站土建設計的防火要點

依據變電站土建設計的各方要求，在實施中必須注意的是明確其中的防火注意事項，通過優化設計之后能減少安全隱患。

4.1 建筑物防火

針對變電站內的不同建筑物其本質上采取的防火對策是不同的，建筑物和建筑物之間、建筑物和其他設備之間都需有一定間距可以滿足不同的防火要求，在實施中可能會受到場地的限制，導致防火距離不能達到理想的要求，因此在具體設計過程中，需設置對應的防火墻。防火墻采取的是框架＋大砌塊、框架＋預制板墻的形式實施，防火墻高6.0m、寬10m，確保耐火極限不能低于3h。防火墻的耐火等級是一級，墻體的強度不小于儲油坑兩側1m，優先選擇環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計階段要能結合主變構架鋼管形式實施，設置對應的鋼混現澆柱。

此外室內的耐火級別設計對于室內的設備和構件等提出耐火等級需求，控制室以及繼電器室內須配合對應等級較高的材料設備。墻面設計以防火板為主，耐火性主要是經過國家專業機構檢測認定。外包板的層數和厚度等則是結合自身的結構形式和耐火極限而定的，經計算后確定。在耐火等級測定過程中要確定不同結構構件的極限值，選擇對應類型的防火涂料，確保涂料黏結強度不小于0.05MPa，在鋼結構節點位置應適當增加防火涂料的厚度；應合理設置疏散口，一旦發生火災可較快速地疏散人員，降低傷亡[6]。

4.2 屋外配電設計

在屋外的具體配電設計過程中需設置對應的儲油設備，便于第一時間將油輸入到安全出口處。在配電場地的合理位置設施好一定大小的防火砂箱，如果出現火災，必須及時的進行火勢的控制。在當前的變電站內，一旦存在砂箱擺放錯誤的現象則直接影響到變電站的美觀度，甚至喪失了對應的防火作用。因此在后期設計中需要科學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，為黃砂的運輸提供便利。

4.3 電纜防火

在變電站的具體設計中電纜防火設計起到突出的作用，由于電纜失火的概率較高，很多時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域設置黃砂，針對比較特殊的位置，一旦出現失火的情況可采取分段阻止的方式。電纜室內外的接口處都要進行特殊設計，將出入口的孔隙采取用防火材質的材料完全封住，防止大火蔓延到其他建筑物上。室內電纜邊上的樓梯板等也要涂抹上防火的東西。

4.4 電氣設備防火

在變電站土建設計的過程中會出現很多易燃易爆物品，安全隱患較大，因此要采取隔離方式進行處理。單獨的防爆空間內很多設備可能會產生火花，因此需采取一定的措施防止出現爆炸現象，開關和插座等要設置在走廊內。變電站內應用較廣泛的設備就是變壓器，對于變壓器的防火設計也有一定的要求，在實際設計中不容忽視。由于當前不具備完善的滅火設備和方案，因此需在日常生活中引起重視，將其放在關鍵的位置上，實現合理化設計。除考慮到和其他設備的距離之外，也要嚴格按照防火墻的設置要求進行，積極的做好一切防范對策。

關于電站內部的防火設計，一般情況下內部設置專門的防火墻，材料以防火型隔板、形條、柔軟及固定的堵料為主，防火墻進線的一端、電纜支架之間的電纜上都要使用防火的涂料；對于戶外電纜的連接及各電纜的分支通道，每1m 要設置阻火段，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，在變電站內要明確具體的防火等級和設備。依據國家規定可知，主變壓器距離電站外配電室和其他生產建筑物的距離不能小于10m，如主變壓器著火首選的救火設備是化學滅火器，避免火勢擴大。

在內部可能會出現重大火災的現象，需借助內部防火墻及回血滅火器等，合理化應用之后能避免火勢的蔓延。結合經驗可知，變壓器著火后處理難度較大，為能降低風險，要求工作人員在實際工作中嚴格按照建筑物間的安全距離確保主變壓器之間和設備之間有安全距離。同時設置足夠數量的防火墻，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

在實際的防火設計中，室外單臺的變壓器油量超過1000kg 后其相關設備需設置排油坑和其他設施。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備油量的20%，則需在坑底進行優化設計。在管口裝上安裝過濾網，便于在發生火災事故時將其能及時排出。

4.6 消防道以及場地防火設計

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

4.7 無人值班防火設計

消防器材的數量需符合變電站規模要求，在實際設計中包括消防棚、消防沙池及消防栓等。變電站設計中準備對應的滅火器不允許配備泡沫滅火器，同時可以配合干粉、二氧化碳和四氧化碳等按照無人值班的防火要求進行放置。注意各種滅火器設備要安排合理，便于在出現火災時能及時應用。變電站也要設置對應的消防報警系統，其原理如下：

在變電站內設置煙感探頭，確保信號的準確，在檢測時進行火情的勘測，發出信號后能第一時間處理。此外也要提醒工作人員讓其能引起重視、以身作則，積極進行處理。設備在發出警報聲音后，采用語音和畫面提醒監控中心的工作人員，實現對火情的及時勘測。在無人值班的變電站可安裝警戒系統，便于從遠處進行觀看，系統的設計很重要，該系統具備圖像監視能力，同時有紅外報警和變電站燈光控制系統。在報警系統探頭應用過程中，將其安裝在變電站四周的墻上，一旦有人進入會自動報警，發出強烈的警笛聲。

實施中巡視管理也有突出的作用，要求攝像頭能對準目標進行錄像。監控中心接到警報后進行監視，可采取麥克喊話方式驅趕闖入者。另外可將消防系統接入到警戒系統中，可自動對準報警區域對火情進行檢查。變電站消防設計范圍需以1m 作為界限，在設計時變電站總平面布置和建筑防火預設很重要。針對變電站區域發展情況，可配置便攜式的紅外線探測儀，該儀器在沒有接觸設備的情況下能將紅外光束對準探測物，在15m 范圍內能探測出具體溫度。該探測儀器本身優勢較明顯，能讓巡查的工作人員了解設備現狀，避免引起引線過熱的情況。

綜上，變電站的土建設計涉及到的影響因素較多，在實施中需注意確保正常的供電。在土建階段，設計者及建設者要制定相對合理的規劃，在配置混凝土及具體的施工階段提升精確性。