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摘要：城市变电站站内建筑物主要为配电装置楼，主体采用装配式钢结构建筑，针对配电装置楼的使用功能和布局特征，根据相关规程规范的要求，遵循安全合理、经济环保的原则，确定建筑耐火等级和构件的耐火极限，通过采取合理的技术措施和方法，实现建筑物本体的被动消防，同时结合智能化火灾报警及控制系统，实现建筑防火设计的智能化控制，达到主动消防的目的。
关键词：城市变电站； 耐火等级； 被动消防； 主动消防；
1 研究背景和意义
城市变电站目前基本均采用全户内布置形式，按照国网“标准化设计、工厂化加工、模块化建设”的智能变电站建设模式，站内主要建筑物为一栋配电装置楼，建筑采用预制装配式钢框架结构体系。但由于楼内房间均按照电气设备工艺流程布置，建筑防火显得尤为重要。建筑物防火应“内外兼修”，在严格满足建筑材料和构件的耐火极限“被动消防”的同时，可以利用火灾报警辅控系统，采取智能化控制，实现城市变电站火灾的“主动消防”。
2 火灾危险性分类和耐火等级
2.1 火灾危险性分类
根据GB 50229—2019火力发电厂与变电站设计防火规范和GB 50016—2018建筑设计防火规范的相关规定，工程配电装置楼建筑各配变电房间火灾危险性类别及其耐火等级。
其中火灾危险性类别为丙类的主变压器室和电容器组室占配电装置楼建筑面积的比例大于5%，按照厂房或防火分区内火灾危险性类别应按火灾危险性较大部分确定的原则，配电装置楼建筑的火灾危险性类别为丙类。
2.2 耐火等级
按照《火力发电厂与变电站设计防火规范》表11.1.1注释2规定，配电装置楼建筑耐火等级可采用二级，主变压器室四周采用耐火等级不低于3.0 h的防火墙进行分隔，将主变压器室划分为独立的防火分区，耐火等级为一级。
根据GB 50016—2018建筑防火设计规范第3.2.1条规定，配电装置楼建筑各防火分区构件的燃烧性能和耐火极限。
3 建筑防火材料分类
3.1 无机复合板
作为防火材料的重要品类，无机复合板以其优异的防火性能广泛应用于我国建筑领域。无机复合板的成本相对较低，采用的原材料较为常见和容易获得，因此其成本优势较为突出，应用和推广价值较高。无机复合板很容易成型，具备性能稳定、用途广泛等优势，漂珠板、蛭石板、珍珠岩板、玻璃棉板、矿棉板、氯氧镁无机防火板材等均属于常见的无机复合板。
3.2 加气混凝土砌块及板材
作为一种多孔硅酸盐板材，加气混凝土砌块及板材的主要原料包括硅质材料、钙质材料、水、铝粉，通过加水搅拌、浇注成型、发气膨胀、钢筋网片插入、预养切割、养护处理，即可最终成型。加气混凝土砌块及板材具备优秀的隔热、隔音、质轻、防火等特性，可较好用于建筑防火施工。
3.3 防火石膏砌块
作为一种石膏基建筑材料，防火石膏砌块的主要原料为石膏、集料、水、调节材料，通过搅拌浇注、硬化制成，采用建筑石膏作为胶结料。在建筑施工中，防火石膏砌块可用于屋面、吊顶、隔墙等处，因含有结晶水且基本成份不燃，防火石膏砌块的耐火性能较为优秀，较轻的自重也使得其拥有较高的应用价值。防火石膏砌块的材料来源丰富、加工容易、施工方便、便于装饰，且能够实现工厂定型化生产，可较好用于建筑防火施工。
3.4 微晶泡沫陶瓷
作为一种新型高科技的保温防火材料，微晶泡沫陶瓷的主要原料为煤矸石、粉煤灰、页岩、板岩、黏土、建筑垃圾、尾矿渣等工业固废，以及少量的外加化学助剂，包括发泡剂、助溶剂，制作工序包括配料、混合、搅拌、粉磨、造粒、成型、高温煅烧、切割成型。
微晶泡沫陶瓷属于A级防火保温材料，具备防火不燃、隔热隔音、防水防潮、经济美观、安全无害、易于加工、施工简易、重量轻等优势，可较好满足国内建筑市场需要，具备较为广阔的应用潜力。
3.5 建筑用防火玻璃
按照耐火性能，建筑用防火玻璃可划分为A、B、C三类，即同时满足耐火隔热性和耐火完整性要求、同时满足热辐射强度和耐火完整性要求、满足耐火完整性要求。按照耐火等级三类建筑用防火玻璃可分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，即≥90min、≥60min、≥45min、≥30min。在建筑用防火玻璃的具体应用中，必须严格遵循《建筑用安全玻璃防火玻璃》（GB15763.1-2009）规定要求。
3.6 防火涂料
作为一种措施型的防火材料，防火涂料的阻燃效果极为优秀，在建筑领域的应用较为广泛，能够起到良好的防火效果。通过在可燃性基材表面涂覆防火涂料，被涂材料表面的可燃性可大幅降低，火灾蔓延的速度也能够在防火涂料作用下有效减缓，防火涂料也可以涂覆于结构材料表面，构件耐火极限可由此提升。按照种类，防火涂料可划分为无机型防火涂料、有机型防火涂料、新型纳米复合型防火涂料、有机-无机结合型防火涂料等，如SiO2气凝胶便属于新型纳米复合型防火涂料的代表，该材料具备耐火不燃、导热系数低、绿色环保等优点。
4 建筑防火设计
配电装置楼建筑的火灾危险性类别为丙类，耐火等级二级，配电装置楼为2层钢结构建筑，建筑主入口处设有室内钢筋混凝土楼梯。配电装置楼主要电气设备用房均设有2个疏散出口，当门外为公共走道时，该门采用乙级防火门。
配电装置楼建筑外墙均采用100 mm厚铝镁锰岩棉夹芯板+120 mm厚ALC板（蒸压加气混凝土板）；内墙采用120 mm厚ALC板，主变压器室及散热器与相邻房间隔墙均采用防火墙，做法同外墙做法，室内钢结构梁柱采用50 mm厚ALC薄板防火包覆，室内门防火门均采用钢质防火门。建筑材料选择因室制宜，均满足3.0 h防火要求。材料整体节能环保，便于装配，外立面造型简洁明快，充分体现工业化设计的思想。
配电装置楼建筑各钢结构构件按照耐火极限要求的差异，分别采用适合的防火措施，以实现性能先进、安全可靠、投资效益最大化的目标，具体钢结构防火措施方案。
5 站内主动消防及三维可视化系统
根据无人值守变电站智能化的要求，站内建筑消防立足于被动消防的同时，采用火灾报警及控制系统，积极实现主动防御、主动消防的目的。全站装设一套火灾自动报警及消防控制子系统，由火灾报警控制器、感温感烟探测器、红外探测器、声光报警器、手动报警按钮等设备组成。声光报警器、手动报警按钮装设在各房间入口处明显部位，感温感烟探测器、红外探测器布控在各房间屋顶。火灾报警控制器组屏安装，布置在二次设备室。一旦火灾发生，火灾报警自动响应，并利用各类探测器和传感器传至消防控制系统。主动识别信号源，分析事故房间，与图像监视系统实时联动，直接显示火灾实情。并快速关停房间内通风设施，应急启动强排烟系统和水消防控制系统。实现主动消防，主动防御系统，最大限度降低建筑的火灾损失，提升防火、灭火的智能化水平。
同时，将整体建筑建立三维全场景模型，将整站所有的建筑物、一次设备等进行建模，作为辅助控制系统智能布点的基础。建立三维实景运维管理系统，实现火灾故障定位等功能，为火灾主动消防提供三维可视化解决方案。
6 结语
城市变电站建筑物本体消防应不断优化建筑材料选择和建筑房间功能布置，使建筑物优先满足建筑耐火等级和构件的耐火极限，达到被动消防的同时，应不断提升建筑物的智能化水平，建筑物楼内设置智能化火灾报警控制系统，并且构建全站的三维场景模型，采用智能布点软件，及时发现并控制火灾，达到主动消防的目的，使建筑防火实现智能化控制，整体提升火灾消防的工业化的控制水平，实现变电站建筑防火设计的智能化。
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