铁路牵引变电所防火设计标准对比分析

铁路牵引变电所防火设计标准对比分析

李进军

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

摘 要：火灾与人身安全和财产损失息息相关,为完善铁路工程牵引变电所防火设计,提高设计质量。根据牵引变电所采用的防火设计标准,结合目前铁路工程建设、验收阶段出现的问题,分别从消防车道、防火间距、建(构)筑物火灾危险性分类、火灾自动报警、消防疏散照明等方面进行对比分析。建议完善铁路行业牵引变电所的设计技术标准体系,修编现行铁路工程防火设计标准,规避标准间要求不一致带来的误解,引导工程设计人员正确执行防火设计标准。

关键词：铁路工程；牵引变电所；防火；设计标准

1 概述

随着近年铁路建设的快速发展,极大提高了人们出行的效率,也对铁路运输的安全可靠提出更高要求,而作为牵引供电系统重要环节的牵引变电所,其包含的各类设备电压等级应用广泛,布置方式多样,设备型式繁多,运行环境复杂,且随着运行时间的推移,由于设备故障、雷电活动等引起火灾隐患的几率也逐步增加,故运营管理及消防部门也更加重视牵引变电所防火设计。但在工程验收阶段,经常因执行标准不一,规范理解有偏差,甚至不满足规范要求等问题出现,导致工程建设反复,进而造成影响工程质量、延误工期等不良后果。

牵引变电所防火设计内容包括采用的标准以及防火、阻燃、灭火等措施。通过对防火设计标准的对比分析,以达到提高牵引供电系统设计技术水平,为铁路工程建设提供借鉴,也为专业设计规范的编制提供参考。

2 采用的防火设计标准

目前牵引变电所防火设计执行的主要规范为国家标准和铁路行业标准,并参考使用了电力行业标准。适用牵引变电所的防火设计标准见表1。

表1 牵引变电所防火设计标准

序号标准号适用范围1TB10063—2007新建、改建铁路工程防火设计[1]2GB50229—2006新建、改建和扩建的电厂和变电站[2]3GB50016—2014新建、扩建和改建的建筑。火力发电厂与变电站等的建筑防火设计,当有专门的国家标准时,宜从其规定[3]4GB50116—2013新建、扩建和改建的建筑、构筑物[4]5DL5027—2015电力设计、安装、施工、调试、生产[5]

《铁路工程设计防火规范》(TB10063—2007)为综合性规范,由于铁路专业众多,涉及牵引变电所防火设计内容很少,对具体工程设计针对性不强[6]；《火力发电厂与变电站设计防火规范》有独立的章节规定变电站防火设计要求,条文中多处指引《建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规范》；《电力设备典型消防规程》对变电站防火设计的内容要求更加具体和细化,是对国家标准的更好补充。故应综合上述规范要求用以指导牵引变电所防火设计。

3 防火设计标准对比分析

3.1 消防车道

牵引变电所所内、外道路的设计,在满足运营维护中使用的汽车、平板车的技术性能要求外,还应考虑通行消防车辆的要求。通常所内主道路兼做消防车道用,由于不同电压等级的牵引变电所所内主道路与消防车道对道路的宽度、净高、转弯半径、坡度、距建筑物距离等要求有所差异,故应按同时满足二者要求设计。所内主道路主要技术要求见表2。

表2 牵引变电所所内主道路主要技术要求

序号标准号所内主道路(消防车道)1GB50016—2014净宽度和净空高度均不应小于4m;转弯半径不小于9m;距建筑外墙不宜小于5m;坡度不宜大于8%2GB50059—2011主道路净宽度不小于4m[7]3DL/T5218—2012220kV不小于4.5m,330kV不小于5.5m;转弯半径不小于7m;坡度不宜大于6%;距建筑外墙无出入口时1.5m,有出入口时但无车道时3m,有出口,有引道时6～8m[8]4DL5056—2007消防道路4m;转弯半径不小于7m;110kV变电站4m,220kV变电站4.5m,330kV变电站5.5m;坡度不宜大于6%[9]

在枢纽工程中,牵引变电所供电规模很大,建筑的占地面积较常规变电所增加很多,当超过3 000 m2时,由此引起的不同防火要求需要引起重视。消防车道应布置成环形或设回车场地,环形车道至少应有两处与其他车道连通,回车场的面积不应小于12 m×12 m。

3.2 防火间距

随着城际铁路、市域铁路的快速发展,牵引变电所设置在城市中已不可避免,受到城市规划、环境保护、电源走廊、地下管线等因素控制而需要采取特殊设计方案,如平行线路布置、全户内布置等,除应满足与所外的建筑物、易燃易爆等设施之间的防火间距要求外,也需要考虑生产房屋、非生产性房屋、牵引变压器与铁路线路的防火间距,不满足要求时,可通过设备选型、设置防火墙等措施来减小防火间距的要求。

3.3 建(构)筑物火灾危险性分类

牵引变电所的建(构)筑物耐火等级均按不低于二级设计,但对于部分建(构)筑物的火灾危险性分类,相关的防火规范没有统一,见表3。

表3 牵引变电所火灾危险性分类

序号标准号建(构)筑物名称火灾危险性分类1TB10063—2007主控制室、继电器室丙2TB10009—2016电缆夹层用A类阻燃电缆:丁用于上述情况外的电缆:丙[10]3GB50229—2006主控制室、继电器室电缆夹层戊丙

不同危险等级的建(构)筑物对门、窗、孔洞等要求不尽相同,需要配置的消防设施也有区别,而由于雷电过电压等原因引起的火灾次生灾害时有发生,且牵引变电所按有人值守设计,为保障人身安全和降低财产损失,牵引变电所的火灾危险性分类应按《铁路工程设计防火规范》设计。

牵引变电所设有电缆夹层时,通常高、低压线缆都会通过电缆夹层进入高压室、控制室、通信室等,由于线缆种类多,数量大,若所有线缆均按A类阻燃设计,相对于电缆夹层的火灾危险性按丙级设计,其对工程的经济性影响更大,故牵引变电所的电缆夹层火灾危险性分类宜按《火力发电厂与变电站设计防火规范》执行。

3.4 火灾自动报警

对于火灾自动报警系统的设置范围,相关规范要求见表4。

表4 火灾自动报警系统设置范围

序号标准号建(构)筑物名称1TB10063—2007电容器室2TB10621—2014控制室、配电装置室、电缆夹层及电缆竖井[11]3TB10623—2014控制室、配电装置室、电缆夹层及电缆竖井[12]4GB50229—2006主控通信室、配电装置室、可燃介质电容器室、继电器室、采用固定灭火系统的油浸变压器、电缆夹层及电缆竖井5GB50116—2013敞开或封闭楼梯间、防烟楼梯间;电气管道井、通信管道井、电缆隧道;建筑物闷顶、夹层

火灾自动报警系统能够起到早期发现和通报火灾,及时通知人员进行疏散和灭火,在预防和减少人员伤亡、控制火灾损失方面发挥了积极的作用。因此,火灾自动报警系统的设置范围应按《火力发电厂与变电站设计防火规范》、《高速铁路设计规范》、《城际铁路设计规范》执行。

根据《火灾自动报警系统设计规范》中“3.4.1具有消防联动功能的火灾自动报警系统的保护对象中应设置消防控制室”和《火力发电厂与变电站设计防火规范》中“11.5.23户内、外变电站的消防控制室应与主控制室合并设置”的要求,基于现状考虑,目前牵引变电所基本无运行值班人员,且建筑规模均较小,故火灾报警控制器可设置在控制室,能够保证火灾报警信号的监控并方便调度指挥人员采取紧急措施,通知所内人员疏散和灭火。

3.5 消防疏散照明

疏散通道是变电所内人员逃生的途径,疏散照明的地面水平照度值对于提高人员疏散速度是至关重要的,消防疏散照明设置范围、照度及连续供电时间要求见表5。

表5 消防应急照明设置范围、照度及连续供电时间要求

序号标准号设置范围照度要求连续供电时间1TB10009—2016控制室、高压室、其他生产房屋及室内主要通道无明确规定无明确规定2TB10621—2014控制室、配电装置室、变压器室、建筑疏散通道和楼梯间无明确规定不应小于20min3TB10623—2014控制室、配电装置室、变压器室、建筑疏散通道和楼梯间无明确规定不应小于20min4GB50229—2006主控通信室、配电装置室、消防水泵房、建筑疏散通道不低于0.5lx不应小于20min5GB50034—2013需确保人员安全疏散的出口和通道[13]水平疏散通道不低于1.0lx;垂直疏散区域不低于5.0lx无明确规定6GB50016—2014封闭楼梯间、防烟楼梯间、疏散走道等对于疏散走道,不低于1.0lx;对于楼梯间,不应低于5.0lx不应小于30min7DL/T5390—2014主要通道、主要出入口、楼梯间、钢梯[14]主要通道上的照度值不低于1.0lx自带蓄电池的应急灯放电时间不低于120min8JGJ16—2008疏散楼梯间、疏散通道等[15]一般平面疏散区域不小于0.5lx,竖向疏散区域不低于5.0lx不小于30min

目前新建牵引变电所原则上均按无人值班、有人值守设计,且不同工程存在差异化设计,对上述标准中规定的消防应急照明设置范围均有不同程度的涉及,故在设计中应综合上述标准考虑消防应急照明的设置范围。

疏散照明的照度及连续供电时间要求应以人为本,照度值应按有利于人员迅速逃离的要求设计。根据相关试验和火灾证明,一般用途的建筑物发生火灾时,人员应在10 min内疏散完毕。否则,将会因火灾和烟气的蔓延、高温烟气以及火灾的有毒热分解物而增加人员窒息死亡的可能性。《发电厂和变电站照明设计技术规定》中应急灯的放电时间120 min是按满足蓄电池组2 h的放电容量要求相匹配的,常规设计的牵引变电建筑面积较小,火灾发生时人员可以迅速逃离,考虑一定的安全系数和特殊条件情况,疏散照明的连续供电时间按不小于20 min设计是适宜的。

4 结论

(1)牵引变电所防火设计在铁路行业中没有专业规范,由于标准间存在相互指引、要求不一致的现象,可能会影响到设计人员对规范的准确理解和使用,建议完善铁路行业牵引变电所的设计技术标准体系。

(2)《铁路工程设计防火规范》中仅规定了牵引变压器与铁路线路的防火间距要求,没有明确牵引变压器的绝缘型式,当牵引变电所设置在城市中时,很难满足现行规范的防火间距要求,若采用固体或气体等非油绝缘牵引变压器以及其他防火措施时,其防火间距应有区别。在标准修编时应补充相关规定。

(3)通过对牵引变电所防火设计标准的对比分析,有利于工程建设中对标准的贯彻执行,提高工程设计质量。

参考文献：

[1] 中华人民共和国铁道部.TB10063—2007铁路工程设计防火规范[S].北京：中国铁道出版社,2008.

[2] 中华人民共和国建设部.GB50229—2006火力发电厂与变电站设计防火规范[S].北京：中国计划出版社,2007.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50016—2014建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社,2014.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50116—2013火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社,2013.

[5] 国家能源局.DL5027—2015电力设备典型消防规程[S].北京：中国计划出版社,2015.

[6] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.铁路牵引供电系统设计标准与电力行业有关标准差异性分析研究报告[R].武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司,2012.

[7] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50059—201135 kV～110 kV变电站设计规范[S].北京：中国计划出版社,2011.

[8] 国家能源局.DL/T5218—2012220 kV～750 kV变电站设计技术规程[S].北京：中国计划出版社,2012.

[9] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5056—2007变电站总布置设计技术规程[S].北京：中国电力出版社,2008.

[10]国家铁路局.TB10009—2016铁路电力牵引供电设计规范[S].北京：中国铁道出版社,2016.

[11]国家铁路局.TB10621—2014高速铁路设计规范[S].北京：中国铁道出版社,2015.

[12]国家铁路局.TB10623—2014城际铁路设计规范[S].北京：中国铁道出版社,2015.

[13]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50034—2013建筑照明设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社,2013.

[14]国家能源局.DL/T5390—2014发电厂和变电站照明设计技术规定[S].北京：中国计划出版社,2014.

[15]中华人民共和国建设部.JGJ16—2008民用建筑电气规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2008.

Comparative Analysis of Fire Protection Design Standard of Railway Traction Substation

LI Jin-jun

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Corporation, Wuhan 430063, China)

Abstract：Fire disaster, personal safety and property losses are closely related. In order to improve the railway traction substation fire protection design and improve the quality of design, fire fighting vehicle lane, fire protection spacing, building (structure) fire risk classification, automatic fire alarm, fire evacuation lighting are analyzed in view of the problems occurred during the construction and acceptance of railway engineering project and based on the standard of fire protection design of traction substation. Suggestions are recommended to improve design technical standard system of traction substation, revise current railway engineering design standards of fire protection and avoid the misunderstanding resulted from the inconsistence between standards so as to guide the engineering design personnel to correctly follow fire protection standard.

Key words：Railway engineering; Traction substation; Fire protection; Design standard

文章编号：1004-2954(2017)06-0172-03

收稿日期：2016-09-26；

修回日期：2016-10-07

基金项目：铁道部科技研究开发计划(铁建科字(2012)-10)

作者简介：李进军(1979—),男,高级工程师,2002年毕业于中南大学自动化专业,工学学士,E-mail：[e-mail]。

中图分类号：U224

文献标识码：A

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.2017.06.036