变电站水消防设计浅析

王恒涛

（韶关市擎能设计有限公司 广东韶关 512000）

变电站水消防设计浅析

王恒涛

（韶关市擎能设计有限公司 广东韶关 512000）

变电站水消防系统的正常运行对于安全生产极为重要。本文从设计的角度，介绍了变电站水消防设计的思路及注意事项。关键词：消火栓灭火系统；主变水喷雾灭火系统；消防水池容积；水泵选型；水泵自灌吸水

1 前言

变电站水消防设计依据是国家颁布的消防设计相关规范及规程。变电站电压范围从35～500kV不等，发生火灾的主要部位在变压器、电容器、蓄电池等关键部位。对于不同电压等级的变电站根据其容量大小，所处环境的重要程度和一旦发生火灾所造成的损失等情况综合分析，进行变电站水消防设计。但由于目前消防规范的局限性及现实工程的多样性和复杂性，规范条件并没有把设计中相关细节表达的比较明确，对待某一个特定的问题，不同的设计人员有各自不同的理解。在此笔者只根据设计中遇到的变电站类型，对变电站水消防设计提出几点看法。

2 变电站水消防系统设计

2.1 110kV常规变电站

在110kV常规变电站内，变压器、电容器及电抗器均为户外布置。主控通信室、配电装置室、蓄电池室等功能房间设置在综合楼内。根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）版中建筑物的火灾危险性及耐火等级分类的规定，站内配电装置楼火灾危险性为戊类，耐火等级为二级；其建筑体积一般约在3000～5000m3之间，查规范可得变电站室外消火栓设计流量为10L/s，室内消火栓设计流量为5L/s；但是根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）及《消防给水及消火栓系统系统技术规范》（GB50974-2014）中规定戊类厂房建筑体积在3000～5000m3时室外消火栓设计流量为15L/s，室内消火栓设计流量为10L/s；根据上述规范确定本建筑物火灾延续时间均不应小于2h。

因规范要求变电站同一时间内的火灾次数应按一次确定，故消防水池贮水量应按室内、外消火栓用水量之和在火灾延续时间内用水量计算：（室外消火栓设计流量+室内消火栓设计流量）×火灾延续时间=消防水池贮水量

故站内应设置一座有效容积不小于180m3的消防水池。

根据《消防给水及消火栓系统系统技术规范》（GB50974-2014）中相关要求，变电站水消防系统宜采用临时高压系统，建筑物最高处设置12m3消防水箱，且发生火灾后，由消防水泵供给的消防用水量不应进入消防水箱内。《火力发电厂与变电站设计防火规范》要求室外消防给水当采用临时高压给水系统时，管道的供水压力应保证用水总量达到最大且水枪在任何建筑物的最高处时，水枪的充实水柱仍应不小于13m。站内泵房内水泵应满足流量：25L/s，扬程：39m，水泵两台（一用一备）。

2.2 110kV户内变电站

在全户内变电站内，所有设备均布置在建筑物内。根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）中火灾危险性分类及耐火等级的规定，站内配电装置楼的火灾危险性为丙类，耐火等级为二级。110kV户内站站内配电装置楼建筑体积一般约在10000～20000m3之间，建筑高度不大于24m。查规范可得变电站室外消火栓设计流量为不小于25L/s，室内消火栓设计流量为不小于10L/s。但是新版《消防给水及消火栓系统系统技术规范》（GB50974-2014）中规定，室外消火栓设计流量为不小于25L/s，室内消火栓设计流量不小于20L/s；

根据《消防给水及消火栓系统系统技术规范》（GB50974-2014）中对不同场所的火灾延续时间的规定，确定本建筑物火灾延续时间不应小于3h。

在《广东省110～500kV变电站消防技术规定》中规定户内油浸式变压器应设置水喷雾灭火系统。变压器器身设计喷雾强度为20L/min·m2，集油坑喷雾强度为6L/min·m2；水喷雾喷头工作压力不应小于0.35MPa，火灾延续时间为0.4h。

变压器的保护面积除扣除底面面积以外的变压器外表面面积确定外，尚应包括油枕、冷却器的外表面积和集油坑的投影面积，变压器外形不规则，确定其保护面积比较麻烦，设计时一般采用下面公式进行估算：

式中：A：变压器宽度m；B：变压器长度m；C：集油坑宽度m；D：集油坑长度m；H：变压器高度m。

110kV户内站变压器宽度约为5.5m，长度6.0m，高度3.0m，集油坑宽度6.5m，长度8.0m，计算可得此变压器保护面积约为121m2。

根据《水喷雾灭火系统设计规范》（GB50219-2014）中水喷雾系统设计流量计算公式推导，可以求出水喷雾喷头流量、保护面积内的水雾喷头数量（应根据现场实际情况及喷头距变压器带电裸露部分的距离求调整），最终计算水喷雾系统设计流量为55L/s。

根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）中7.2.2条注解4规定，当建筑物内有水喷雾、消火栓时，一次灭火用水量应为水喷雾和室内消火栓的全部用水量加上室外消火栓用水量的50%计算确定：

故本站消防水池有效容积不小于431m3。

根据规范要求站内设置独立灭火设施，室外消防给水当采用临时高压系统时，管道供水压力应能保证用水总量达到最大且水枪在任何建筑物的最高处时水枪的充实水柱扔不小于13m考虑，主变压器水喷雾最不利喷头喷雾压力不小于0.35MPa。故站内泵房内水泵应满足流量：50L/s，扬程：75m，水泵三台（两用一备），稳压设备一套。建筑物最高处设置12m3消防水箱，且发生火灾后，由消防水泵供给的消防用水量不应进入消防水箱内。

2.3 220kV户外常规站

220kV户外常规变电站布置形式通110kV户外站布置类似，主变压器、电容器及电抗器为户外布置。站内主要建筑物有主控通信楼、配电装置楼等主要建筑物。建筑物火灾危险性为戊类，耐火等级为二级。単栋建筑物体积一般不超过5000m3，故根据最新版规范变电站室外消火栓设计流量为不小于15L/s，室内消火栓设计流量为不小于10L/s。

根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）中规定单台容量为125MV·A及以上的变压器应设置水喷雾灭火系统。一般常规220kV变电站主变压器容量基本大于125MV·A，故主变压器应设置水喷雾灭火系统。规范内还规定当变压器采用水喷雾灭火系统时，变压器室外消火栓用水量不应小于10L/s。

根据前面所述计算方法，可以得出水喷雾对主变压器进行灭火时，水喷雾设计流量不应小于75L/s。室外消火栓用水量为25L/s，室内消火栓用水量为10L/s。主变压器水喷雾灭火时火灾延续时间为0.4h，消火栓灭火时建筑物火灾延续时间为2h，且变电站同一时间内的火灾次数按一次确定。计算可得站内消防水池有效容积不小于270m3。

根据规范要求站内设置独立灭火设施，室外消防给水当采用临时高压系统时，管道供水压力应能保证用水总量达到最大且水枪在任何建筑物的最高处时水枪的充实水柱扔不小于13m考虑，主变压器水喷雾最不利喷头喷雾压力不小于0.35MPa。站内泵房内水泵应满足流量：50L/s，扬程：75m，水泵三台（两用一备），稳压设备一套。建筑物最高处设置12m3消防水箱，且发生火灾后，由消防水泵供给的消防用水量不应进入消防水箱内。

3 水泵房管道设计

《消防给水及消火栓系统系统技术规范》（GB50974-2014）及《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）中都明确规定，消防水泵应采用自灌式吸水，并应在吸水管上设置检修阀门。相应的条文解释为：消防水泵应经常充满水，以保证及时启动供水，因此应采用自灌式引水方式。但规范中没有明确消防水池水位与水泵之间的高度关系，也没有明确是水泵初期需要自灌式吸水还是在整个消防水泵运行过程中都需要自灌式吸水。结合变电站同一时间内的火灾次数按一次确定，笔者认为，变电站水泵自灌吸水应满足水泵启动水泵初期自灌就能满足变电站灭火需要。故变电站消防水池采用半地下布置，从而减小占地面积。

泵房内一组消防水泵的吸水管不应少于2条；当其中一条损坏时，其余的吸水管应能满足全部用水量。泵房内出水管上应设置水泵试验用的放水管道，直接通往消防水池。规范中提到水泵试验采用DN65的放水阀门，笔者认为，水泵放水管管径应放大至与水泵出水管相同管径或小一号管径，以防止大流量的水泵在出水流量过小时超压影响。对于试验管道只在泵房内预留水带接口，没有直接接到消防水池，水泵试验时需要连接水带将排水接到室外雨水井内的情况，使用DN65的放水阀门，并根据需要设置泄压设施。

4 室外消防管道

对于站内消防管网宜为环状布置，消防水泵房应有不少于2条出水管与环状管网连接，当其中1条出水管检修时，其余的出水管应能满足全部用水量。室外消火栓布置应距路边不应大于2m，距房屋外墙不宜小于5m。设有主变压器水喷雾灭火系统时，主变附近应设置雨淋阀；因水喷雾灭火时所需水压较高，室外消火栓栓口压力较高，消防水枪无法正常操作，故在室外消防环网上消火栓系统前管道上相应位置应加设减压阀。

5 结语

变电站的消防系统是一个立体的综合性系统，以上所述只是消防系统设计的一部分。变电站消防系统还包括建构筑物的防火间距、安全疏散，电缆的防火封堵，火灾自动报警，灭火器设置，空调通风防火阀设置，消防用电等多个方面。各部分设计人员应该协同配合，全面考虑，力求使变电站消防系统设计做到安全可靠、经济合理。

[1]《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）.

[2]《消防给水及消火栓系统系统技术规范》（GB50974-2014）.

[3]《水喷雾灭火系统设计规范》（GB50219-2014）.

[4]《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）.

[5]《广东省110～500kV变电站消防技术规定》（2002年版）.

TM63

A

1004-7344（2016）20-0042-02

2016-6-27

王恒涛（1985-），男，助理工程师，本科，主要从事给排水设计、消防设计工作。