李倩， 李龍

（1.青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司， 山東 膠州 266300；2.青島晟泰建設(shè)工程檢測有限公司膠州分公司， 山東 膠州 266300）

油浸式變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要電力設(shè)備之一。 油浸式變壓器內(nèi)充滿大量的變壓器油， 一旦發(fā)生火災(zāi)， 不僅影響電廠機(jī)組運(yùn)行， 還威脅到周圍建筑、 設(shè)備和人員的安全， 因此油浸式變壓器滅火系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供了安全保障。 水噴霧滅火系統(tǒng)是室外大型變壓器通常采用的一種消防設(shè)施， 技術(shù)較為成熟， 在國內(nèi)外均有較為廣泛的應(yīng)用。 對油浸式變壓器滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（2018 年版）》、 GB 50229—2019《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、DL 5027—2015《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》、 美國NFPA 15—2007、 NFPA 850—2015 等。 本文對國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比分析， 結(jié)合國內(nèi)工程公司承包的國外設(shè)計(jì)施工一體化模式工程實(shí)例， 介紹了在美國標(biāo)準(zhǔn)NFPA 及ASME 操作規(guī)程下進(jìn)行油浸變壓器滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、 預(yù)制、 包裝的一體化實(shí)施過程。

1 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對比分析

國內(nèi)對油浸式變壓器滅火系統(tǒng)的設(shè)置， 常規(guī)依據(jù)GB 50016—2014（2018 年版）、 GB 50229—2019和DL 5027—2015。 這3 本規(guī)范都從油浸式變壓器的裝機(jī)容量方面提出了要求， 其中GB 50016—2014（2018 年版）在8.3.8 條中要求“單臺(tái)容量在40 MV·A 及以上的廠礦企業(yè)油浸變壓器， 單臺(tái)容量在90 MV·A 及以上的電廠油浸變壓器， 單臺(tái)容量在125 MV·A 及以上的獨(dú)立變電站油浸變壓器”應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)， 并宜采用水噴霧滅火系統(tǒng)； 而GB 50229—2019 在7.1.6 條中對50 ～150 MW 的燃煤電廠和7.1.7 條中對200 MW 及以上但小于300 MW 的燃煤電廠規(guī)定“容量為90 MV·A 及以上的油浸變壓器應(yīng)設(shè)置自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、 水噴霧滅火系統(tǒng)或其他滅火系統(tǒng)”。 DL 5027—2015 的10.3.1 條則進(jìn)行了更細(xì)致的規(guī)定： “火電廠包括燃機(jī)電廠單臺(tái)容量為90 MV·A 及以上的油浸變壓器應(yīng)設(shè)置固定自動(dòng)滅火系統(tǒng)及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)”。 水電廠“室外單臺(tái)容量90 MV·A 及以上的油浸變壓器應(yīng)設(shè)置固定自動(dòng)滅火系統(tǒng)及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)”。 美國標(biāo)準(zhǔn)NFPA 850—2015 并未專門針對油浸式變壓器的裝機(jī)容量規(guī)模提要求， 而是提出了油浸變壓器油超過500 gal（1 893 L）需要設(shè)置2 h 等級(jí)防火墻的保護(hù)措施， 如果該保護(hù)措施不能在平面直線距離和高度上提供有效的保護(hù)， 則必須設(shè)置水噴霧或者泡沫滅火系統(tǒng)［1］。

此外， 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度方面也有差別。 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對于變壓器及油斷路器的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度要求為20 L／（min·m2）， 對集油坑的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度要求為6 L／（min·m2）， 而美國標(biāo)準(zhǔn)NFPA 15—2007 中對油浸式變壓器設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度要求為： 油浸式變壓器設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度為10.2 L／（min·m2）， 集油坑設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度為6.1 L／（min·m2）［2］。

2 油浸式變壓器滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)制一體化

國外某項(xiàng)目新增5 臺(tái)50 MV·A 油浸式變壓器附設(shè)滅火系統(tǒng)， 項(xiàng)目規(guī)定設(shè)計(jì)、 制造全部采用美國標(biāo)準(zhǔn)， 水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照NFPA 15—2007設(shè)置固定式消防水噴淋設(shè)備， 管材、 板材等材料全部選用ASME 標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)， 管道制造按照ASME 規(guī)程進(jìn)行操作， 包裝按照國際港口包裝要求進(jìn)行。

2.1 系統(tǒng)組成

油浸式變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)主要由水源、 供水設(shè)備、 供水管道、 過濾器、 雨淋閥組和高速水霧噴頭及相應(yīng)的火災(zāi)自動(dòng)探測報(bào)警系統(tǒng)等組成。 本項(xiàng)目采用穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)， 穩(wěn)壓泵保證管網(wǎng)中的壓力滿足消防時(shí)的要求。 整個(gè)水噴霧滅火系統(tǒng)采用自動(dòng)控制， 緊急情況時(shí)可采用手動(dòng)控制和應(yīng)急操作。

變壓器類帶電類火災(zāi)， 必須選用離心霧化型高速水霧噴頭， 噴頭選型時(shí)需要考慮噴頭的有效射程和最大噴射高度， 使最遠(yuǎn)端在有效射程范圍內(nèi)。 高速水霧噴頭的霧化角， 充分考慮滿足最大覆蓋面的使用要求， 選用120° 霧化角。 由于本項(xiàng)目處于沙漠地帶， 水霧噴頭加設(shè)防塵罩［3-4］。

2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)NFPA 15—2007 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， 變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)圖和計(jì)算簡圖如圖1 所示， 主要設(shè)計(jì)參數(shù)取值及計(jì)算結(jié)果見表1、 表2 所示。

表1 油浸式變壓器設(shè)計(jì)參數(shù)（NFPA 15—2007）Tab. 1 Design parameters of oil-immersed transformer（NFPA 15—2007）

表2 水噴霧滅火系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果Tab. 2 Calculation results of water spray fire protection system

圖1 室外單臺(tái)油浸式變壓器水噴霧滅火系統(tǒng)圖和計(jì)算簡圖Fig. 1 System and calculation diagram of water spray fire protetion system for outdoor single oil-immersed transformer

2.3 自動(dòng)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

該項(xiàng)目按照高度在油浸式變壓器外表面1.5 m、4.0 m 處設(shè)置2 層感溫型火災(zāi)探測器， 在油枕處單獨(dú)設(shè)置1 個(gè)感溫型火災(zāi)探測器， 在整個(gè)變壓器區(qū)域?qū)翘幐髟O(shè)置1 處視頻火災(zāi)探測器， 視角覆蓋這5臺(tái)油浸式變壓器區(qū)域。 一旦系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)， 報(bào)警信號(hào)同時(shí)傳送至值班室和消防控制中心。 值班室和消防控制中心可以從視頻監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)和了解火災(zāi)情況， 并及時(shí)采取措施并安排消防專業(yè)人員進(jìn)行后續(xù)消防等安全操作［5］。

2.4 管道、 管件材質(zhì)及連接

該項(xiàng)目處于沙漠地帶， 管道不考慮保溫， 管道選用普通ASTM A106 碳鋼管道， 管件選用ASTM A234 管件， 熱浸鋅處理， 所有的大于或等于2 英寸（5.08 cm）的管道采用氬弧焊打底， 焊接連接，其余選用螺紋連接。 包裝運(yùn)輸規(guī)格決定了管道的分段長度， 段與段之間采用法蘭連接， 法蘭選用帶頸對焊突面法蘭， 熱浸鋅處理。 高速水霧噴頭選用了銅合金鍍鉻材質(zhì)。

2.5 管道支架設(shè)計(jì)

管道支架的設(shè)置應(yīng)滿足最大允許跨距的要求，需對管道支架的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算， 計(jì)算時(shí)考慮風(fēng)載、 地震載荷、 管道充水后的重力載荷。 管道支架的生根考慮設(shè)置在地面上， 采用預(yù)埋地腳螺栓進(jìn)行設(shè)置。 在管道的支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上， 本項(xiàng)目采用了聯(lián)合基礎(chǔ)的型式， 即管道支架的基礎(chǔ)和集油坑的基礎(chǔ)做成一體的， 既可以減少管道與變壓器間距， 也加強(qiáng)了管道支架基礎(chǔ)的強(qiáng)度， 有利于現(xiàn)場施工。

3 管道預(yù)制

設(shè)計(jì)預(yù)制一體化要求施工現(xiàn)場盡量減少點(diǎn)火動(dòng)焊， 加大預(yù)制深度， 因而所有的管道及支架都必須在國內(nèi)預(yù)制完成， 運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后僅僅進(jìn)行螺栓連接。 在管道預(yù)制時(shí)， 需要預(yù)制廠按照ASME 操作規(guī)程， 使所有的操作具有可追溯性。 要求填寫材料到貨驗(yàn)收記錄、 材料追蹤記錄、 鋼管組對記錄、 焊接記錄、 焊縫檢查記錄、 射線檢驗(yàn)評定記錄、 射線探傷報(bào)告、 水壓試驗(yàn)報(bào)告、 噴漆記錄、 鍍鋅記錄、 外觀檢查記錄。 這些記錄是竣工資料的一部分， 需要預(yù)制廠嚴(yán)格按照ASME 操作規(guī)程進(jìn)行記錄。

4 包裝發(fā)運(yùn)

將管道運(yùn)輸至國外施工現(xiàn)場， 包裝是很重要的環(huán)節(jié)， 包裝的型式關(guān)系著合格的產(chǎn)品能否安全合格運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場。 本項(xiàng)目按照國際包裝運(yùn)輸要求， 對管道進(jìn)行塑料膜包覆和纏繞膠帶各兩層， 外層包覆防雨布， 整體采用鐵籠包裝， 管道固定在鐵籠上， 防止串動(dòng)。 緊固件、 噴頭等放入鐵箱中， 鐵箱內(nèi)放入海綿等軟性物質(zhì)。 最后統(tǒng)一采用集裝箱運(yùn)輸。

5 結(jié)語

越來越多的國外工程項(xiàng)目使用了設(shè)計(jì)預(yù)制一體化的施工模式， 加大工程的國內(nèi)預(yù)制深度， 減少工程的國外施工量， 實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。 精湛的設(shè)計(jì)、 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念A(yù)制和規(guī)范的操作流程相結(jié)合， 需要在實(shí)踐中結(jié)合設(shè)計(jì)方案和預(yù)制過程， 給出最優(yōu)化方案， 做到安全可靠、 經(jīng)濟(jì)合理。