浅析变电站的电气防火距离

导语：浅析变电站的电气防火距离一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

电气设备的防火机理分析

电气设备的防火主要针对带油设备，设备按照含油量来确定相应的防火标准，这是各标准和规范都明确的。即使在GB50016-2006《建筑设计防火规范》中，也可将带油电气设备归于丙类液体闪点大于等于60℃贮罐类别。GB50229-2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》以下简称《防火规范》中，针对油浸变压器的防火机理有着十分详细的说明，具体如下：油浸变压器内部贮有大量绝缘油，其闪点在135～150℃，与丙类液体贮罐相似，按照GB50016-2006《建筑设计防火规范》以下简称《建筑防火》的规定，丙类液体贮罐之间的防火间距不应小于0.4DD为两相邻贮罐中较大罐的直径。可设想变压器长度为丙类液体贮罐的直径，通过对不同电压、不同容量的变压器之间的最小防火间距按0.4D计算得出，考虑到油浸变压器的火灾危险性比丙类液体贮罐大，而且是变电站的核心设备，其重要性远大于丙类液体贮罐，所以规定防火间距应大于0.4D。根据经验，变压器着火后，对地面的最大辐射强度是在与地面大致成45°的夹角范围内，要避开最大辐射温度，变压器之间的水平间距必须大于变压器的高度。因此，《防火规范》中将户外油浸变压器含油量大于2500kg之间的防火间距按电压等级划分如表1。另外，《防火规范》中6.6.3章节规定“油量为2500kg及以上的变压器或电抗器与本回路油量为600kg以上且2500kg以下的带油电气设备之间的防火间距不小于5m”。

电气设备的防火距离分析

综合前节变压器的防火机理，并结合变电站电气设备的运行要求，笔者认为设置设备防火距离主要基于设备含油量水平及相邻设备的重要性分类。1设备含油量水平一般来说，《防火规范》主要适用于含油量为2500kg及以上的电气设备的防火要求，也就是说变电站内电气设备具有的足够火灾危险性，即自身燃烧对于一定范围的辐射影响。由于设备含油量及外廓高度随着电压等级的提高而增大，因此不同电压等级的含油设备可以参照表1确定防火距离。另一方面，对于含油量为2500kg以下的电气设备防火不在《防火规范》规定范围，应参照《建筑防火》的丙类液体贮罐防火标准，采用不小于0.4DD为设备外廓长宽之和的一半数值，等效为罐体直径的数值。2相邻设备的重要性分类《防火规范》中6.6.3章节中，提出变压器与本回路600kg~2500kg的带油电气设备之间的防火间距可一律选择5m，从而不受变压器电压等级的限制。基于此，笔者创造性提出防火距离两端的相邻设备防火指向性概念，以便进一步研究确定防火距离。防火指向性概念的提出，完全建立在相邻设备含油量和火灾危险影响性评估的基础上。比如，同一间隔的含油设备之间，当含油量达到规范标准时，相对不重要的设备对重要设备的防火要求就是彼此防火距离的主要决定因素。3防火距离分析图1所示场地为典型的500kV变压器场地，主要包括主变压器、35kV配电装置、35kV电容器及电抗器等设备。各电气设备一般按照功能区域进行布置，满足相互之间必要的电气距离、安装、巡视、运维及检修的空间要求，在此基础上进行设备防火距离的综合分析。1不同主变压器之间不同主变压器例如图中#1、#2变压器之间的防火距离严格按照《防火规范》要求，500kV等级采用10m控制，紧凑布置时如图设置满足标准的防火隔墙。同理，主变压器与其它主变回路的配电装置、电容器及电抗器等电气设备的防火距离均按此控制。500kV变压器多采用单相型式，根据《防火规范》要求，同组变压器单相之间防火距离同上，500kV等级采用10m控制，紧凑布置时设置满足标准的防火隔墙。2主变压器和相邻变压器附属电气设备之间分析同1。3主变压器和本回路35kV配电装置之间35kV配电装置中主要含油设备为互感器，单台设备含油量一般少于600kg，因此按照《防火规范》，主变压器对于由自身35kV侧引接的配电装置电气设备应该没有防火要求。究其原因，35kV配电装置含油量小，火灾危险性及延伸性影响小，因此防火设置是单向的，考虑到35kV配电装置本质上是辅助变压器发挥功能，重要性上不如变压器，按照防火指向性概念，可根据《建筑防火》的丙类液罐的规定确定防火距离不小于0.4D，D值为尺寸较大的主变压器外廓长宽之和的一半取值。目前变电站的常规布置均能自然满足该要求。4主变压器和本回路中性点设备之间分析同上，考虑重要性不同，按照防火指向性概念，按照《建筑防火》规定防火距离不小于0.4D，D值为尺寸较大的主变压器外廓长宽之和的一半取值。5主变压器和本回路装配式电容器之间装配式电容器由许多含油小单元组成，每个单元的含油量不多约十余千克左右，虽然总体含油量较高，但和相同含油量的单体设备在火灾上还是不能相提并论。考虑重要性不同，按照防火指向性概念，可根据《建筑防火》规定防火距离不小于0.4D，D值为尺寸较大的主变压器外廓长宽之和的一半取值。6主变压器和大容量集合式电容器、油浸式电抗器之间大容量集合式电容器和油浸式电抗器的单体含油量一般都超过了2500kg。按《防火规范》中同电压等级变压器确定，以500kV为例，防火距离设置为10m。735kV电容器之间并联电容器属于变电站的无功补偿装置，考虑到电容器投切需要满足母线电压波动及系统无功和电压的调节要求，一般每台变压器的电容器分为若干组。同一主变下的电容器比如图1中的#2、#3电容器实质是发挥了同一种功能，只不过由于电网系统要求而进行分组，其在变电站的重要性可不分开单独考虑。目前电容器主要应用型式包括装配式和大容量集合式类型。对于装配式或单体油量不超过2500kg的集合式电容器，由于单体油量不大，因此同一变压器下各组电容器之间可参照《建筑防火》的丙类液罐的规定即0.4D。以变电站常规的60Mvar电容器为例，电容器本体最大的等效D值为7~8m，因此同台变压器下不同电容器本体之间的防火距离控制在0.4D即3.5m以内。不同变压器下各组电容器之间参照《防火规范》中同电压等级变压器，以35kV为例，防火距离设置为5m。对于大容量集合式，单体油量超过2500kg时，彼此之间的防火距离参照《防火规范》中同电压等级变压器，以35kV为例，不论相同主变还是不同主变下，防火距离一律设置为5m。835kV电容器与相邻配电装置之间分析同7。935kV油浸并联电抗器之间考虑到含油量超过2500kg，因此同主变或不同主变下的油浸并联电抗器之间，均可参照《防火规范》中同电压等级变压器的防火要求设置防火距离。以35kV为例，电抗器本体之间防火距离应设置为5m。1035kV电容器和电抗器之间如采用油浸式电抗器，则参考上述9选择防火距离；如采用干式空心电抗器，则参考上述7选择防火距离。11其它工程中其它情况都可在上述1~10条中选择参照执行。上述分析结果以表2汇总表示。

成果的检验

为进一步与工程建设现状相协调，应结合现有规程规范和工程实践，检验前述按照设备含油量水平和重要性分类来确定防火距离的设计思想。1GB50016-2006《建筑设计防火规范》电气含油设备可归于丙类液体贮罐，规范中4.2.2条地上丙类液体贮罐之间的防火间距为0.4D，前文分析结果皆大于0.4D，满足本规范要求。2GB50229-2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》规范中11.1.4规定了变电站内各建构筑物及设备的防火间距，其中对于可燃介质电容器与变压器和配电装置的防火间距规定为10m，在实际工程执行中有较多争议，建议按照本文研究的成果对该防火间距进行区别规定。3GB50227-2008《并联电容器装置设计规范》规范中9.1.1条要求执行GB50229的相关规定，与第2条一致。4DL/T5352-2006《高压配电装置设计技术规程》规程中8.5.5和8.5.7条中规定了屋外油浸变压器之间、油浸变压器和本回路含有设备的最小防火间距，前文分析结果能满足本规范要求。5DL5027-1993《电力设备典型消防规程》规程中7.3.2条规定了屋外油浸变压器之间、油浸变压器和本回路含有设备的最小防火间距，，前文分析结果能满足本规范要求。规程中7.6.3条规定，室外布置的电力电容器与高压电气设备需保持5m及以上的距离，并没有考虑防火指向性，建议以本文分析结果对设备进行重要性分类来确定防火距离。6《国家电网公司变电站通用设计》以通用设计方案中500kV变电站主变压器场地为例，设备布置的相互间距与第4章的分析结果一致。

变电站的防火是一项系统工程，与电网运行密不可分，有着丰富的理论依据和运行经验作为支撑。但现有规程和标准的某些规定并不明确，在工程建设中有争议，因此有必要对于防火距离开展深层次研究，从而寻求安全性和经济性之间的平衡，这也符合当前电网建设“两型一化”的指导思想。笔者凭借多年工程设计经验进行探索，尝试为今后深入研究抛砖引玉，期冀能给未来相关技术标准的完善和修编提供一些参考。

本文作者：李海烽工作单位：江苏省电力设计院