變電站水消防設計淺析

王恒濤

（韶關市擎能設計有限公司 廣東韶關 512000）

變電站水消防設計淺析

王恒濤

（韶關市擎能設計有限公司 廣東韶關 512000）

變電站水消防系統的正常運行對于安全生產極為重要。本文從設計的角度，介紹了變電站水消防設計的思路及注意事項。關鍵詞：消火栓滅火系統；主變水噴霧滅火系統；消防水池容積；水泵選型；水泵自灌吸水

1 前言

變電站水消防設計依據是國家頒布的消防設計相關規范及規程。變電站電壓范圍從35～500kV不等，發生火災的主要部位在變壓器、電容器、蓄電池等關鍵部位。對于不同電壓等級的變電站根據其容量大小，所處環境的重要程度和一旦發生火災所造成的損失等情況綜合分析，進行變電站水消防設計。但由于目前消防規范的局限性及現實工程的多樣性和復雜性，規范條件并沒有把設計中相關細節表達的比較明確，對待某一個特定的問題，不同的設計人員有各自不同的理解。在此筆者只根據設計中遇到的變電站類型，對變電站水消防設計提出幾點看法。

2 變電站水消防系統設計

2.1 110kV常規變電站

在110kV常規變電站內，變壓器、電容器及電抗器均為戶外布置。主控通信室、配電裝置室、蓄電池室等功能房間設置在綜合樓內。根據《火力發電廠與變電站設計防火規范》（GB50229-2006）版中建筑物的火災危險性及耐火等級分類的規定，站內配電裝置樓火災危險性為戊類，耐火等級為二級；其建筑體積一般約在3000～5000m3之間，查規范可得變電站室外消火栓設計流量為10L/s，室內消火栓設計流量為5L/s；但是根據《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）及《消防給水及消火栓系統系統技術規范》（GB50974-2014）中規定戊類廠房建筑體積在3000～5000m3時室外消火栓設計流量為15L/s，室內消火栓設計流量為10L/s；根據上述規范確定本建筑物火災延續時間均不應小于2h。

因規范要求變電站同一時間內的火災次數應按一次確定，故消防水池貯水量應按室內、外消火栓用水量之和在火災延續時間內用水量計算：（室外消火栓設計流量+室內消火栓設計流量）×火災延續時間=消防水池貯水量

故站內應設置一座有效容積不小于180m3的消防水池。

根據《消防給水及消火栓系統系統技術規范》（GB50974-2014）中相關要求，變電站水消防系統宜采用臨時高壓系統，建筑物最高處設置12m3消防水箱，且發生火災后，由消防水泵供給的消防用水量不應進入消防水箱內。《火力發電廠與變電站設計防火規范》要求室外消防給水當采用臨時高壓給水系統時，管道的供水壓力應保證用水總量達到最大且水槍在任何建筑物的最高處時，水槍的充實水柱仍應不小于13m。站內泵房內水泵應滿足流量：25L/s，揚程：39m，水泵兩臺（一用一備）。

2.2 110kV戶內變電站

在全戶內變電站內，所有設備均布置在建筑物內。根據《火力發電廠與變電站設計防火規范》（GB50229-2006）中火災危險性分類及耐火等級的規定，站內配電裝置樓的火災危險性為丙類，耐火等級為二級。110kV戶內站站內配電裝置樓建筑體積一般約在10000～20000m3之間，建筑高度不大于24m。查規范可得變電站室外消火栓設計流量為不小于25L/s，室內消火栓設計流量為不小于10L/s。但是新版《消防給水及消火栓系統系統技術規范》（GB50974-2014）中規定，室外消火栓設計流量為不小于25L/s，室內消火栓設計流量不小于20L/s；

根據《消防給水及消火栓系統系統技術規范》（GB50974-2014）中對不同場所的火災延續時間的規定，確定本建筑物火災延續時間不應小于3h。

在《廣東省110～500kV變電站消防技術規定》中規定戶內油浸式變壓器應設置水噴霧滅火系統。變壓器器身設計噴霧強度為20L/min·m2，集油坑噴霧強度為6L/min·m2；水噴霧噴頭工作壓力不應小于0.35MPa，火災延續時間為0.4h。

變壓器的保護面積除扣除底面面積以外的變壓器外表面面積確定外，尚應包括油枕、冷卻器的外表面積和集油坑的投影面積，變壓器外形不規則，確定其保護面積比較麻煩，設計時一般采用下面公式進行估算：

式中：A：變壓器寬度m；B：變壓器長度m；C：集油坑寬度m；D：集油坑長度m；H：變壓器高度m。

110kV戶內站變壓器寬度約為5.5m，長度6.0m，高度3.0m，集油坑寬度6.5m，長度8.0m，計算可得此變壓器保護面積約為121m2。

根據《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219-2014）中水噴霧系統設計流量計算公式推導，可以求出水噴霧噴頭流量、保護面積內的水霧噴頭數量（應根據現場實際情況及噴頭距變壓器帶電裸露部分的距離求調整），最終計算水噴霧系統設計流量為55L/s。

根據《火力發電廠與變電站設計防火規范》（GB50229-2006）中7.2.2條注解4規定，當建筑物內有水噴霧、消火栓時，一次滅火用水量應為水噴霧和室內消火栓的全部用水量加上室外消火栓用水量的50%計算確定：

故本站消防水池有效容積不小于431m3。

根據規范要求站內設置獨立滅火設施，室外消防給水當采用臨時高壓系統時，管道供水壓力應能保證用水總量達到最大且水槍在任何建筑物的最高處時水槍的充實水柱扔不小于13m考慮，主變壓器水噴霧最不利噴頭噴霧壓力不小于0.35MPa。故站內泵房內水泵應滿足流量：50L/s，揚程：75m，水泵三臺（兩用一備），穩壓設備一套。建筑物最高處設置12m3消防水箱，且發生火災后，由消防水泵供給的消防用水量不應進入消防水箱內。

2.3 220kV戶外常規站

220kV戶外常規變電站布置形式通110kV戶外站布置類似，主變壓器、電容器及電抗器為戶外布置。站內主要建筑物有主控通信樓、配電裝置樓等主要建筑物。建筑物火災危險性為戊類，耐火等級為二級。単棟建筑物體積一般不超過5000m3，故根據最新版規范變電站室外消火栓設計流量為不小于15L/s，室內消火栓設計流量為不小于10L/s。

根據《火力發電廠與變電站設計防火規范》（GB50229-2006）中規定單臺容量為125MV·A及以上的變壓器應設置水噴霧滅火系統。一般常規220kV變電站主變壓器容量基本大于125MV·A，故主變壓器應設置水噴霧滅火系統。規范內還規定當變壓器采用水噴霧滅火系統時，變壓器室外消火栓用水量不應小于10L/s。

根據前面所述計算方法，可以得出水噴霧對主變壓器進行滅火時，水噴霧設計流量不應小于75L/s。室外消火栓用水量為25L/s，室內消火栓用水量為10L/s。主變壓器水噴霧滅火時火災延續時間為0.4h，消火栓滅火時建筑物火災延續時間為2h，且變電站同一時間內的火災次數按一次確定。計算可得站內消防水池有效容積不小于270m3。

根據規范要求站內設置獨立滅火設施，室外消防給水當采用臨時高壓系統時，管道供水壓力應能保證用水總量達到最大且水槍在任何建筑物的最高處時水槍的充實水柱扔不小于13m考慮，主變壓器水噴霧最不利噴頭噴霧壓力不小于0.35MPa。站內泵房內水泵應滿足流量：50L/s，揚程：75m，水泵三臺（兩用一備），穩壓設備一套。建筑物最高處設置12m3消防水箱，且發生火災后，由消防水泵供給的消防用水量不應進入消防水箱內。

3 水泵房管道設計

《消防給水及消火栓系統系統技術規范》（GB50974-2014）及《火力發電廠與變電站設計防火規范》（GB50229-2006）中都明確規定，消防水泵應采用自灌式吸水，并應在吸水管上設置檢修閥門。相應的條文解釋為：消防水泵應經常充滿水，以保證及時啟動供水，因此應采用自灌式引水方式。但規范中沒有明確消防水池水位與水泵之間的高度關系，也沒有明確是水泵初期需要自灌式吸水還是在整個消防水泵運行過程中都需要自灌式吸水。結合變電站同一時間內的火災次數按一次確定，筆者認為，變電站水泵自灌吸水應滿足水泵啟動水泵初期自灌就能滿足變電站滅火需要。故變電站消防水池采用半地下布置，從而減小占地面積。

泵房內一組消防水泵的吸水管不應少于2條；當其中一條損壞時，其余的吸水管應能滿足全部用水量。泵房內出水管上應設置水泵試驗用的放水管道，直接通往消防水池。規范中提到水泵試驗采用DN65的放水閥門，筆者認為，水泵放水管管徑應放大至與水泵出水管相同管徑或小一號管徑，以防止大流量的水泵在出水流量過小時超壓影響。對于試驗管道只在泵房內預留水帶接口，沒有直接接到消防水池，水泵試驗時需要連接水帶將排水接到室外雨水井內的情況，使用DN65的放水閥門，并根據需要設置泄壓設施。

4 室外消防管道

對于站內消防管網宜為環狀布置，消防水泵房應有不少于2條出水管與環狀管網連接，當其中1條出水管檢修時，其余的出水管應能滿足全部用水量。室外消火栓布置應距路邊不應大于2m，距房屋外墻不宜小于5m。設有主變壓器水噴霧滅火系統時，主變附近應設置雨淋閥；因水噴霧滅火時所需水壓較高，室外消火栓栓口壓力較高，消防水槍無法正常操作，故在室外消防環網上消火栓系統前管道上相應位置應加設減壓閥。

5 結語

變電站的消防系統是一個立體的綜合性系統，以上所述只是消防系統設計的一部分。變電站消防系統還包括建構筑物的防火間距、安全疏散，電纜的防火封堵，火災自動報警，滅火器設置，空調通風防火閥設置，消防用電等多個方面。各部分設計人員應該協同配合，全面考慮，力求使變電站消防系統設計做到安全可靠、經濟合理。

[1]《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）.

[2]《消防給水及消火栓系統系統技術規范》（GB50974-2014）.

[3]《水噴霧滅火系統設計規范》（GB50219-2014）.

[4]《火力發電廠與變電站設計防火規范》（GB50229-2006）.

[5]《廣東省110～500kV變電站消防技術規定》（2002年版）.

TM63

A

1004-7344（2016）20-0042-02

2016-6-27

王恒濤（1985-），男，助理工程師，本科，主要從事給排水設計、消防設計工作。