变电站土建设计中有关防火的问题分析

中国电力工程顾问集团新能源有限公司西安分公司 王冀檬

1 变电站土建设计的具体防火要求

对多数的建筑物而言，在实际设计阶段要掌握基本的原则，兼顾到内部空间布局情况合理进行设计。布局设计中需使其具备艺术感和层次感，由于不同的建筑物对设计形式有不同的要求，在运行过程中要尽量适应设计要求。对于变电站这类的建筑物而言，在运行中对防火等级要求较高，控制室和继电器室的防火安全等都是关注的关键所在。在实际设计中要明确其中的防火要求，一般国家规定的耐火等级不能低于二等，对于屋面材料而言，变电站的各个室内墙面设计都要引起重视，采用可自行熄灭的材料[1]。

针对变电站内防火门的设计，其耐火性及消防器材的设置也很重要，要确定开启方向和安全出口，保证火灾发生时能及时展开救火工作。一般在距离变压器外廓5～10m 处可设置防火门窗，此外对于同一个变电站不同的房屋间要确定具体的距离，使其可符合对应的安全规范要求。在防火墙设计的阶段，避免由于房屋间距不足或布局不合理等导致电站的防火系数下降。一般情况下如电站内的油浸或可溶介质的电气设备在电站侧墙3m 及以内时，以该侧墙为圆点、半径3m 以内不得设有门窗，以保证电站具有较高的防火性能。各建筑物与电气设备间的防火间距要合理设定[2]。

防火性能比较好的设计方案也有一定的积极作用，可为变电站土建工程项目的预设奠定基础。在后续设计中提供相对合理的施工指导，保证变电站的消防安全、预防火灾，同时减少火灾的危害。在变电站的防火设计过程中，可从电气设备和建筑物等方面入手，严格按照现有设计规范实施，做好设计方案的质量把握。以建筑物的防火设计为例，在具体设计阶段要明确建筑物的种类，按照实际防火等级要求实施。依据国家现有的规范要求可知，针对耐火等级高于二级的要实现针对性设计[3]。

2 变电站土建设计中的安全问题分析

2.1 常见的安全问题

混凝土质量问题。在工程建设的过程中对混凝土的强度施工重视度较高，在实施中可能会忽视混凝土的耐久性检验。为能确保混凝土施工符合具体的要求，要让材料能更长久的使用，经得住季节的更替；土建工程裂缝。混凝土质量如不过硬，在土建工程施工中可能会出现开裂情况，部分是由于混凝土质量问题导致的，部分也是和温差变化相关，有的经过长久使用和风化后日常的养护管理不到位，都会出现不同程度的土建开裂的现象。

2.2 改造对策

针对变电站土建工程施工设计具体情况，需结合现状制定对应的改造对策。如不及时进行改进处理则会导致土建结构不稳定，甚至引起安全事故。

提升耐久性。相关的工作人员在实际的变电站工作阶段须重视耐久性，不断提升重视程度，在后续设计中将变电站的工程最低寿命在具体设计中明确指出[4]；定期维修。对于建设的变电站，在实施中须注意进行养护处理、定期检测，对发现的相关问题及时采取对应措施，避免常年不检修现象的出现。

实现混凝土合理化设计。在混凝土建设的阶段不能借助经验实施，要不断提升自身经验，经过精确计算和反复实验确定混凝土的结构类型，保证强度符合要求。也要开展抗裂性的验证，留出合理的承载空间，避免外界因素导致不同程度问题的出现。对于混凝土钢筋的设计须经过严格计算，从而实现结构的合理性。在变电站土建工程项目实施的阶段，由于其中的影响因素比较多，要综合性进行分析，最大程度避免其中的潜在风险。对变电站的安全和耐久性要引起重视，合理地进行设计。

3 变电站土建设计中防火设计案例分析

在本次研究中以35kV 变电站土建工程施工为案例，在配电建筑设计过程中进行材料分析。配电建筑是钢筋混凝土结构，总共是3层、地上2层，高度在10米，总面积在1225.36m2，建筑物的等级是二级，主变压器的架构设计是由2组进线组成的。

主变压器基础防火设计：主变压器尺寸设计要符合要求，基础尺寸为2.673×2.673，埋深为1.63m。基础使用的混凝土材料等级为C30，垫层使用的混凝土材料等级为C25。钢材规格为0235B，焊条为E43。钢筋等级为HPB235，主变压器基础钢筋保护层厚度为40mm。在实际的防火墙设计过程中要明确其中的具体设计要求：设置C13砼垫层，厚度是100、间隔200mm 设计，便于实现交错搭配设计。钢筋的直径分别是8和10mm，针对墙体的构造柱的具体位置需要引起重视，将其砌筑成马牙搓，并且和墙体内的钢筋拉结起来[5]。

变电站内部消防系统设计：在变电站的内部系统设计过程中要明确变电站的围墙位置，以围墙外1m 为界限，设计形式如下：变电站区总平面布置和建筑防火，对于变电站区的设计需掌握道路的宽度和转弯半径，引接道路的转弯半径，各项指标都需要达到理想的消防要求，确保回车的方便。对于建筑区域的具体设计要严格的按照现有的规范要求实施，通过合理化的控制后能将间距和耐火等级控制在理想范围内。同时配电综合楼建筑体积大于3500m3，火灾危险性类别为戊类，建筑物耐火等级为二级。根据建筑物的耐火等级该建筑是二级，依据建筑设计防火规范的其他要求，变电站内设置室外消火栓系统，在内部设计中需要结合防火管网进行预设。

4 变电站土建设计的防火要点

依据变电站土建设计的各方要求，在实施中必须注意的是明确其中的防火注意事项，通过优化设计之后能减少安全隐患。

4.1 建筑物防火

针对变电站内的不同建筑物其本质上采取的防火对策是不同的，建筑物和建筑物之间、建筑物和其他设备之间都需有一定间距可以满足不同的防火要求，在实施中可能会受到场地的限制，导致防火距离不能达到理想的要求，因此在具体设计过程中，需设置对应的防火墙。防火墙采取的是框架＋大砌块、框架＋预制板墙的形式实施，防火墙高6.0m、宽10m，确保耐火极限不能低于3h。防火墙的耐火等级是一级，墙体的强度不小于储油坑两侧1m，优先选择环保材料如加气混凝土砌块等，采用水泥砂浆抹面。在装配式建筑的具体设计阶段要能结合主变构架钢管形式实施，设置对应的钢混现浇柱。

此外室内的耐火级别设计对于室内的设备和构件等提出耐火等级需求，控制室以及继电器室内须配合对应等级较高的材料设备。墙面设计以防火板为主，耐火性主要是经过国家专业机构检测认定。外包板的层数和厚度等则是结合自身的结构形式和耐火极限而定的，经计算后确定。在耐火等级测定过程中要确定不同结构构件的极限值，选择对应类型的防火涂料，确保涂料黏结强度不小于0.05MPa，在钢结构节点位置应适当增加防火涂料的厚度；应合理设置疏散口，一旦发生火灾可较快速地疏散人员，降低伤亡[6]。

4.2 屋外配电设计

在屋外的具体配电设计过程中需设置对应的储油设备，便于第一时间将油输入到安全出口处。在配电场地的合理位置设施好一定大小的防火砂箱，如果出现火灾，必须及时的进行火势的控制。在当前的变电站内，一旦存在砂箱摆放错误的现象则直接影响到变电站的美观度，甚至丧失了对应的防火作用。因此在后期设计中需要科学合理的摆放砂箱的位置，保证砂箱的上面和下面都具备防渗水措施，保持整体的干燥，为黄砂的运输提供便利。

4.3 电缆防火

在变电站的具体设计中电缆防火设计起到突出的作用，由于电缆失火的概率较高，很多时候电缆延伸的范围较广泛，不可能采取固定的灭火装置，较常用的电缆防火装置就是分隔的方式和阻燃方式，一般在电缆的分叉区域设置黄砂，针对比较特殊的位置，一旦出现失火的情况可采取分段阻止的方式。电缆室内外的接口处都要进行特殊设计，将出入口的孔隙采取用防火材质的材料完全封住，防止大火蔓延到其他建筑物上。室内电缆边上的楼梯板等也要涂抹上防火的东西。

4.4 电气设备防火

在变电站土建设计的过程中会出现很多易燃易爆物品，安全隐患较大，因此要采取隔离方式进行处理。单独的防爆空间内很多设备可能会产生火花，因此需采取一定的措施防止出现爆炸现象，开关和插座等要设置在走廊内。变电站内应用较广泛的设备就是变压器，对于变压器的防火设计也有一定的要求，在实际设计中不容忽视。由于当前不具备完善的灭火设备和方案，因此需在日常生活中引起重视，将其放在关键的位置上，实现合理化设计。除考虑到和其他设备的距离之外，也要严格按照防火墙的设置要求进行，积极的做好一切防范对策。

关于电站内部的防火设计，一般情况下内部设置专门的防火墙，材料以防火型隔板、形条、柔软及固定的堵料为主，防火墙进线的一端、电缆支架之间的电缆上都要使用防火的涂料；对于户外电缆的连接及各电缆的分支通道，每1m 要设置阻火段，每2m 要用防火涂料、耐火包装等填充防火槽。变压器本身的防火要求也较高，在变电站内要明确具体的防火等级和设备。依据国家规定可知，主变压器距离电站外配电室和其他生产建筑物的距离不能小于10m，如主变压器着火首选的救火设备是化学灭火器，避免火势扩大。

在内部可能会出现重大火灾的现象，需借助内部防火墙及回血灭火器等，合理化应用之后能避免火势的蔓延。结合经验可知，变压器着火后处理难度较大，为能降低风险，要求工作人员在实际工作中严格按照建筑物间的安全距离确保主变压器之间和设备之间有安全距离。同时设置足够数量的防火墙，检查防火墙的耐火性是否良好，选择性能比较好的材料。

4.5 事故集油池的防火要求

在实际的防火设计中，室外单台的变压器油量超过1000kg 后其相关设备需设置排油坑和其他设施。此外排油坑的容量是变压油量的20～60%，如排油坑的容量是设备油量的20%，则需在坑底进行优化设计。在管口装上安装过滤网，便于在发生火灾事故时将其能及时排出。

4.6 消防道以及场地防火设计

变电站的土建设计中对防火设计方式有严格的要求，在实际设计阶段，消防车道采取的是环形车道的形式，适合转弯。在实际设计中转弯半径要确保合理，在出现事故后消防车需以最快速度到附近，如场地较小可设置尽头式回车场，面积不小于15m2，在电站附近也要进行绿化设计，考虑到实际防火要求，不允许种植高大乔木，可种植比较低的灌木类植物。

4.7 无人值班防火设计

消防器材的数量需符合变电站规模要求，在实际设计中包括消防棚、消防沙池及消防栓等。变电站设计中准备对应的灭火器不允许配备泡沫灭火器，同时可以配合干粉、二氧化碳和四氧化碳等按照无人值班的防火要求进行放置。注意各种灭火器设备要安排合理，便于在出现火灾时能及时应用。变电站也要设置对应的消防报警系统，其原理如下：

在变电站内设置烟感探头，确保信号的准确，在检测时进行火情的勘测，发出信号后能第一时间处理。此外也要提醒工作人员让其能引起重视、以身作则，积极进行处理。设备在发出警报声音后，采用语音和画面提醒监控中心的工作人员，实现对火情的及时勘测。在无人值班的变电站可安装警戒系统，便于从远处进行观看，系统的设计很重要，该系统具备图像监视能力，同时有红外报警和变电站灯光控制系统。在报警系统探头应用过程中，将其安装在变电站四周的墙上，一旦有人进入会自动报警，发出强烈的警笛声。

实施中巡视管理也有突出的作用，要求摄像头能对准目标进行录像。监控中心接到警报后进行监视，可采取麦克喊话方式驱赶闯入者。另外可将消防系统接入到警戒系统中，可自动对准报警区域对火情进行检查。变电站消防设计范围需以1m 作为界限，在设计时变电站总平面布置和建筑防火预设很重要。针对变电站区域发展情况，可配置便携式的红外线探测仪，该仪器在没有接触设备的情况下能将红外光束对准探测物，在15m 范围内能探测出具体温度。该探测仪器本身优势较明显，能让巡查的工作人员了解设备现状，避免引起引线过热的情况。

综上，变电站的土建设计涉及到的影响因素较多，在实施中需注意确保正常的供电。在土建阶段，设计者及建设者要制定相对合理的规划，在配置混凝土及具体的施工阶段提升精确性。