導(dǎo) 讀

針對河北省首座全地下軌道交通110 kV主變電站，從工程建筑定性、建設(shè)規(guī)模以及地下變電站的特殊性角度出發(fā)，對該建筑物消防系統(tǒng)選取、消火栓系統(tǒng)流量取值、火災(zāi)延續(xù)時間確定、氣滅系統(tǒng)設(shè)置、滅火器及消防沙箱配置、消防排水組織、與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）系統(tǒng)聯(lián)動控制等方面進(jìn)行了分析和總結(jié)，并結(jié)合設(shè)計過程遇到的問題、注意事項及有爭議的設(shè)計點(diǎn)進(jìn)行闡述，提出了一套安全可行的軌道交通全地下變電站消防給水及滅火設(shè)施配置設(shè)計方案。

0 引言

傳統(tǒng)地上軌道交通主變電站受線網(wǎng)選址制約，常位于城市中心，建成后對城市景觀的影響及噪聲污染是軌道交通環(huán)境保護(hù)關(guān)注的重難點(diǎn)之一。運(yùn)河橋變電站作為石家莊市軌道交通2號線一期工程的地鐵專用110 kV變電站，開創(chuàng)性的采用了河北省首座全地下110 kV變電站，地面只保留了人員出入口和風(fēng)口，其地上規(guī)模僅為傳統(tǒng)同規(guī)模地上變電站的十分之一，不僅弱化對城市景觀、生態(tài)環(huán)境的影響，而且還可以結(jié)合周邊規(guī)劃情況進(jìn)行整體化設(shè)計，與周邊景觀完全融合在一起，改變了傳統(tǒng)變電站與城市的關(guān)系。

1 項目概況

變電站用地位于建設(shè)北大街西側(cè)、石德鐵路北側(cè)，建和橋站與義堂站之間，現(xiàn)狀為運(yùn)河橋客運(yùn)站用地，規(guī)劃為城市綠地。該工程為地下3層縱橫梁箱型框架結(jié)構(gòu)，頂板覆土厚度約1.5 m，底板埋深19.15 m，總建筑面積5 235.56 m2。其中地下建筑面積為4 915.36 m2，其中地面附屬建筑面積為320.2 m2。

地下1層主要設(shè)備用房包括1號、2號主變間上空和GIS室上空、空調(diào)機(jī)房、二次設(shè)備室、蓄電池屏室、氣瓶間、消防泵房、消防水池等，管理用房設(shè)有一個值班室（兼消防）。地下2層主要為1號主變間、2號主變間、站變室、GIS室、SVG室等重要的設(shè)備用房以及空調(diào)機(jī)房。地下3層主要為電纜夾層、主變油池和空調(diào)機(jī)房。該變電站正常運(yùn)行時承擔(dān)2號線約一半用電負(fù)荷，于2019年11月10日全線電通。

變電站位于地下解決了環(huán)境、噪聲等問題，但對消防、排水及防災(zāi)等方面設(shè)計是一次的考驗(yàn)，目前國內(nèi)軌道交通全地下變電站極少，關(guān)于此方面的設(shè)計規(guī)范要求不一致，設(shè)計可供參考借鑒案例較少。通過查閱大量資料、考察國內(nèi)類似工程、并組織多次技術(shù)討論后形成了本工程的消防給水系統(tǒng)及固定滅火裝置方案。

2 消防系統(tǒng)設(shè)置選取

2.1 消防概況及消防特點(diǎn)

本工程消防設(shè)計基于同一時間內(nèi)變電站可能發(fā)生的火災(zāi)次數(shù)為一次來考慮。建筑定性為丙類無人值守變電所，耐火等級地下一級、地上二級，單臺油浸變壓器含油量約為17 t，總建筑體積50 000 m3＞V＞25 000 m3。地下建筑高度-17.65 m，地上建筑高度8.5 m。

本工程的主變電站、GIS室、SVG室等重要電器房間均位于地下2層，重要電器設(shè)備房間采用耐火極限不低于2 h的隔墻和耐火極限不低于1.5 h的樓板與其他部位隔開。變電所設(shè)備選型注重防火，除變壓器外均不采用油開關(guān)及設(shè)備，中、低壓電纜均采用阻燃低煙無鹵型。本工程具有人員較少，可燃物少的特點(diǎn)，火災(zāi)發(fā)生概率低，火災(zāi)主要為房間內(nèi)電器火災(zāi)，發(fā)生火災(zāi)后應(yīng)優(yōu)先考慮在火災(zāi)前期通過自動滅火將火災(zāi)撲滅，若火情蔓延，則疏散及救援難度較大。發(fā)生火災(zāi)后直接影響軌道交通2號線的運(yùn)營，社會影響較大。

2.2 系統(tǒng)設(shè)置及選取

通過對本工程建設(shè)及火災(zāi)特點(diǎn)分析，滅火理論上應(yīng)在有可能發(fā)生火災(zāi)的房間設(shè)置自動滅火設(shè)施，優(yōu)先撲滅火災(zāi)，各房間通過防火墻及防火門分隔，將火情擴(kuò)散概率降到最低。發(fā)生火災(zāi)后，變電所值班室，義堂站車控室及控制中心（OCC）收到報警反饋，若發(fā)現(xiàn)火情蔓延，則由消防人員通過滅火器、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)滅火。滅火設(shè)施設(shè)置主要有室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)、室外消火栓給水系統(tǒng)、推車及手提滅火器布置、沙箱配置、氣體滅火系統(tǒng)。

3 消防給水系統(tǒng)及固定滅火裝置設(shè)計

3.1 消火栓系統(tǒng)

3.1.1 水源選取

消火栓系統(tǒng)水源優(yōu)先考慮市政供水水源，分別由本工程西側(cè)建設(shè)大街上DN500供水管網(wǎng)和北側(cè)豐收路上DN300供水管形成的環(huán)裝供水管網(wǎng)上接入兩根DN200的給水管作為本項目的水源，接入點(diǎn)水壓約為0.20 MPa。

3.1.2 消火栓系統(tǒng)水量及火災(zāi)延續(xù)時間選取

關(guān)于室內(nèi)外消防水量的選取，本項目設(shè)計階段可依據(jù)規(guī)范為《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974-2014）、《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50229-2006）、《35~220 kV城市地下變電站設(shè)計規(guī)程》（DL/T 5216-2017）、《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51298-2018）4本規(guī)范，但各規(guī)范對本項目消防水量要求不同。因此在考慮本工程消火栓流量選取時，進(jìn)行過詳細(xì)論述及討論。

（1）按照《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974-2014），考慮本工程是地下建筑，工程總體積V＞25 000 m3，室內(nèi)消火栓流量Q=40 L/s，室外消火栓流量Q=25 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為2 h。

同時本規(guī)范3.4.8條對變電站室外消火栓設(shè)計流量有相關(guān)要求，本工程變電站單臺油浸變壓器含油量W=17 t，室外消火栓設(shè)計流量取20 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為2 h，但規(guī)范對此要求僅局限于地上構(gòu)筑物，不適用于本工程，所以僅可作為參考。

（2）依據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50229-2006），本工程建筑火災(zāi)危險性為丙類，耐火為一級，按照本工程建筑體量，本工程室外消防流量按30 L/s，室內(nèi)消火栓用水量不小于10 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間在本規(guī)范中未做要求，本規(guī)范未界定變電站位于地下或地上，均統(tǒng)一取值。

（3）《35~220 kV城市地下變電站設(shè)計規(guī)程》(DL/T 5216-2017)中要求本工程需設(shè)置室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)，并對室內(nèi)消火栓安裝位置有相關(guān)要求，但對室內(nèi)外消防用水量未做詳細(xì)要求，具體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)火災(zāi)危險性、火災(zāi)特性和環(huán)境條件等因素綜合確定。

（4）《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51298-2018)要求同（2）。

4本規(guī)范要求對比如表1所示。

通過對4本規(guī)范關(guān)于本工程室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)的要求進(jìn)行分析，同時考慮變電站的重要性及位于地下救援難度增加等諸多因素，室內(nèi)外消防用水量及火災(zāi)持續(xù)時間按規(guī)范較嚴(yán)的要求來確定，最終明確室外消防用水量Q=30 L/s，室內(nèi)消防用水量Q=40 L/s?；馂?zāi)延續(xù)時間，不小于2 h。

3.1.3 室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)設(shè)計

（1）室外消火栓系統(tǒng)。由本工程附近建設(shè)大街和豐收路接入兩根不同的DN200水源管，經(jīng)過倒流防止器后，在本工程建設(shè)紅線內(nèi)成環(huán)，室外消火栓在供水環(huán)管上設(shè)置，室外消火栓距離本工程消防車道邊緣不超過2.0 m，消火栓在場區(qū)內(nèi)均勻布置且間距不超過100 m，并保證其距離水泵接合器15~40 m。根據(jù)本工程體量，共設(shè)置兩組室外消火栓+水泵接合器組。供水壓力保證滅火最不利點(diǎn)消火栓的水壓不小于0.10 MPa（從室外地面算起），核算后利用市政壓力可滿足室外消火栓系統(tǒng)壓力需求。

（2）室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。按照本工程建筑高度，本工程消火栓系統(tǒng)不分區(qū)，僅考慮一個分區(qū)，最大靜壓0.52 MPa，小于1.0 MPa。

本工程消火栓，栓口動壓不應(yīng)小于0.25 MPa，水槍充實(shí)水柱不應(yīng)小于10 m，市政壓力不滿足消火栓壓力要求，因此采用臨時高壓消火栓系統(tǒng)，火災(zāi)時由泵房加壓系統(tǒng)加壓滅火。

消防泵房與消防水池設(shè)置在地下1層，距地面高度-7.45 m，通過消防泵房附近2號出入口可通往地面。消防水池儲存一次消防室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的用水量，有效容積不小于288 m3，由室外消防供水環(huán)網(wǎng)接入一根DN100供水管為消防水池補(bǔ)水，消防水池不分格。消火栓加壓泵設(shè)置2臺(1用1備)，水泵型號為Q=40 L/s，H=40 m，N=30.0 kW，消防泵采用消防電源，一級負(fù)荷，消防水泵出水管兩路在本工程內(nèi)部成環(huán)。

因本工程的土建特點(diǎn)，設(shè)置屋頂高位水箱位置受限，因此未設(shè)置高位水箱僅考慮設(shè)置了穩(wěn)壓設(shè)備一套，穩(wěn)壓設(shè)備與室內(nèi)消火栓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)通過DN100管道連接，平時管網(wǎng)壓力由穩(wěn)壓設(shè)備穩(wěn)壓。

消火栓布置保證同層相鄰的兩個消火栓的充實(shí)水柱同時到達(dá)被保護(hù)范圍的任何部位，消防電梯間前室設(shè)消火栓，最不利點(diǎn)設(shè)置試壓消火栓。消火栓充實(shí)水柱不小于10 m，間距不大于30 m，栓口動壓不小于0.25 MPa。每組消火栓箱均配DN65口徑的消火栓、25 m長的DN65襯膠水龍帶1根（帶快裝接頭）和19口徑的水槍噴嘴1套（水槍為直流水霧兩用水槍）、自救式消防水喉1套、消防按鈕1只。在地下3層中消火栓栓口出水壓力超過0.5 MPa，采用減壓穩(wěn)壓消火栓。

由地下1層消火栓環(huán)網(wǎng)，接出兩組共4個水泵接合器，每組接合器為雙排并列式。本工程水泵接合器設(shè)置的總給水流量大于室內(nèi)消火栓設(shè)計流量40 L/s，室內(nèi)消防原理如圖1所示。

3.2 氣體滅火系統(tǒng)

常規(guī)的地上軌道交通主變電站，不需要設(shè)置自動滅火系統(tǒng)。但對于本工程全地下主變電站，按現(xiàn)行《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》《35~220 kV城市地下變電站設(shè)計規(guī)程》相關(guān)規(guī)定及要求，對重要電器房間設(shè)置了自動滅火系統(tǒng)。保護(hù)區(qū)除規(guī)范明確要求房間外，同時按地下車站保護(hù)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)對同類型或同性質(zhì)房間進(jìn)行了保護(hù)，本工程自動滅火系統(tǒng)保護(hù)房間為二次設(shè)備室、GIS室、小電阻接地裝置室、SVG室（2個）、1#主變間、2#主變間、值班室（兼消防）、1#站變、35 kV配電裝置室、蓄電池屏室、民用通信設(shè)備室。

滅火介質(zhì)選取IG541混合惰性氣體，對環(huán)境無污染，對設(shè)備無腐蝕，對人員安全。最大保護(hù)區(qū)體積1 756.17 m3＜3 600 m3，面積138.09 m2＜800 m2，符合選用管網(wǎng)滅火系統(tǒng)的要求。按全淹沒組合分配式設(shè)計，各保護(hù)區(qū)滅火劑設(shè)計濃度及高低溫復(fù)核濃度均滿足37.5%~52.0%的要求。

GIS室、1號主變間、2號主變間凈空高度為12.9 m，考慮氣體滅火的噴頭保護(hù)高度不宜大于6.5 m，因此對此高大空間氣滅保護(hù)區(qū)采用雙層氣滅噴頭保護(hù)，GIS室及主變間氣滅保護(hù)區(qū)上方吊裝孔，采用預(yù)制條形混凝土蓋板進(jìn)行封堵，封堵需嚴(yán)密，封堵物承壓需大于1 200 Pa，如圖2所示。

3.3 滅火器及消防沙箱配置

考慮本工程火災(zāi)危險性大、影響大的特點(diǎn)，滅火器配置按嚴(yán)重危險建配置?；馂?zāi)種類，電氣機(jī)房為E類，其他為A類，滅火器選用磷酸銨鹽干粉滅火器。

每個消火栓箱下部設(shè)置3具M(jìn)F/ABC5手提式磷酸銨鹽干粉滅火器，滅火器放置位置滿足A類火災(zāi)場所最大保護(hù)距離15 m、E類火災(zāi)場所最大保護(hù)距離9 m的要求。1號、2號主變間配置手提式和推車式磷酸銨鹽干粉滅火器，同時配置消防沙箱，其他重要電器房間單獨(dú)增設(shè)2具滅火器。

3.4 消防排水系統(tǒng)

地下變電站在消防電梯、消防泵房及變電站低點(diǎn)，需考慮消防排水。

消防電梯排水、消防泵房排水單獨(dú)考慮，其中消防電梯排水需求按《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求考慮，按有效容積＞2 m3，總水泵流量＞10 L/s；消防泵房排水泵總排水能力按不小于補(bǔ)水管的補(bǔ)水能力選型，避免水池液位判斷失誤時持續(xù)補(bǔ)水影響變電所運(yùn)行。變電所局部低點(diǎn)排水，按《地鐵設(shè)計防火規(guī)范》（GB 51298-2018）要求總排水能力不應(yīng)小于一次消防的室內(nèi)消防水量及結(jié)構(gòu)滲漏水量總和，其中室內(nèi)消防水量144 m3/h，結(jié)構(gòu)滲漏水量不超過0.5 m3/h?？紤]單設(shè)一處排水泵站體量較大，因此在本工程地下3層設(shè)置5處小體量排水泵站，單處排水能力30 m3/h，滿足排水需求。變電所內(nèi)地下1層、地下2層消防排水通過地漏及樓面層找坡排至地下3層，地下3層由排水溝組織將排水排至各處小集水坑。其中主變間排水，需經(jīng)過地下隔油室后，再排至集水坑，如圖3所示。所有排水泵均按一級負(fù)荷消防電源配電，參與消防期間排水，本工程建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)（BAS）監(jiān)控水泵狀態(tài)。

3.5 系統(tǒng)控制

變電站設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS），按一級保護(hù)對象設(shè)計。2號線一期工程全線設(shè)有火災(zāi)報警控制中心，變電站與控制中心聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)中心與變電站兩級管理，中心、變電站、就地三級控制。

本工程消火栓水泵啟動方式有壓力開關(guān)自動啟動、就地手動啟動、機(jī)械應(yīng)急啟動、遠(yuǎn)程啟動4種啟動方式。變電站內(nèi)消防泵由FAS監(jiān)控，發(fā)生火災(zāi)時，通過消火栓箱內(nèi)的消防按鈕向FAS發(fā)出啟泵信號，F(xiàn)AS確認(rèn)后啟動消防泵并通過其系統(tǒng)模塊點(diǎn)亮消火栓按鈕上的啟泵指示燈，告知消防人員消防泵啟動，同時消防泵與變電站的值班室手動控制盤有手動控制線連接，在緊急情況下也可直接由手動控制盤上的按鈕遠(yuǎn)程直接啟動消防泵。

本工程氣體滅火系統(tǒng)具備自動控制、手動控制及機(jī)械應(yīng)急操作3種啟動方式。在氣滅保護(hù)的房間收到煙感或溫感的火災(zāi)信號后，氣滅控制盤啟動設(shè)在防護(hù)區(qū)的警鈴，同時向FAS系統(tǒng)提供火災(zāi)報警信號，由FAS系統(tǒng)聯(lián)動氣滅控制系統(tǒng)完成保護(hù)區(qū)滅火功能。

4 設(shè)計思考及注意事項

（1）值班室（兼消防）是否需要設(shè)置氣滅的。在軌道交通的設(shè)計中車站控制室一般不設(shè)置氣滅，變電站的值班室（兼消防）功能定義FAS區(qū)域機(jī)，本工程為無人值守變電站，在值班室（兼消防）FAS機(jī)柜內(nèi)設(shè)置消防專用電話主機(jī)，主所內(nèi)電話接入鄰近義堂站；考慮值班室（兼消防）設(shè)置了FAS主機(jī)、蓄電池等重要電器設(shè)備，但非24 h值守，在因此本工程值班室（兼消防）考慮氣滅保護(hù)。但需要與運(yùn)營單位交底明確，在巡檢人員值班期間，該房間需調(diào)至手動狀態(tài)，避免誤噴放對值班人員造成人身傷害。

（2）本工程變電所建筑定義丙類變電所，是否需要考慮噴淋系統(tǒng)。依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）關(guān)于丙類倉庫、廠房，超過一定規(guī)模需設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，但本工程為變電所，不屬于規(guī)范要求的廠房或倉庫，且各重要電器房間均已設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，走廊和空調(diào)機(jī)房等其他非電器房間基本無可燃物，設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)意義較小，因此不考慮設(shè)置。

（3）消防水池補(bǔ)水需要具備遠(yuǎn)程BAS自動控制功能。因本工程屬于無人值守工程，消防水池補(bǔ)水浮球閥為易損件，如發(fā)生故障，運(yùn)營人員從收到高報警液位信號至關(guān)斷閥門期間易引起供水大量流失，且更換閥門期間供水不能自動控制。基于上述考慮，在本工程消防水池設(shè)置超聲波液位計，補(bǔ)水管設(shè)置電動蝶閥，在浮球閥故障后通過超聲波液位信息反饋至BAS聯(lián)動控制補(bǔ)水管上電動蝶閥的開啟及關(guān)閉，如圖4所示。

（4）1號、2號主變電間氣滅設(shè)計及安裝注意事項。①主變間墻體設(shè)置為鋼筋混凝土作為防爆墻，因此這類房間的泄壓口應(yīng)隨結(jié)構(gòu)同期預(yù)埋，避免后期開孔影響工程質(zhì)量；②設(shè)備吊裝孔管道避讓。與常規(guī)的地下軌道交通吊裝孔設(shè)置形式不同，地下變電所的受設(shè)備尺寸控制及泄爆要求，吊裝孔一般直接設(shè)置設(shè)備房間，因此在設(shè)計氣滅房間管道時應(yīng)核查吊裝孔位置，不論設(shè)備是否已完成吊裝，管道及噴頭安裝應(yīng)靠近邊墻布置，避讓吊裝孔，如圖5所示。

微信對原文有修改。原文標(biāo)題：全地下模式軌道交通主變電站消防系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)分析；作者：劉慶、鄒魯、邵紅波、段英隨、宋婷婷、田福州；作者單位：北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司、石家莊市軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司。刊登在《給水排水》2021年第11期。
文章來源：給水排水