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摘要:本文对现行的《建筑设计防火规范》中3.3.8条关于变、配电站与甲、乙类厂房之间的防火分隔要求存在的问题进行了分析和探究,并与《石油化工企业设计防火标准》、《精细化工企业工程设计防火标准》等在相关条款上的差异做对比,进而对《建筑设计防火规范》在该条款上的补充与修订内容进行分析,提出看法与实施建议。
关键词:建筑设计;防火规范;石油化工;配电室;仪表间;问题探析
引言
《建筑设计防火规范》(以下简称“建规”)GB50016-2014(2018年版)是建筑防火安全的重要设计依据,涉及建筑设计、施工、验收等诸多环节,首版自1987年发布实施以来,不断完善更新发布,在石油化工、精细化工相关领域被多次引用,可谓是建筑物防火设计规范的鼻祖。然而随着设计领域的细化,以及不同行业特点,各行各业纷纷推出自己的防火规范,如石油化工行业的《石油化工企业设计防火标准》(以下简称“石化规范”)GB50160-2008(2018年版),精细化工行业的《精细化工企业工程设计防火标准》(以下简称“精细化工规范”)GB51283-2020。然而在《建规》中3.3.8条关于变、配电站与甲、乙类厂房之间的防火分隔的要求,很多人并没有仔细研读,而是一味要求危险工房内不能设置配电间和仪表间,导致设计浪费不合理和造成别的电气安全隐患,以下对相关条文解析,并对比石化、精细化工相关防火规范,在该条款上的补充与修订内容进行分析,提出看法与实施建议。
1.《建规》中关于变、配电站的防火分隔要求
《建规》3.3.8 变、配电站不应设置在甲、乙类厂房内或贴邻,且不应设置在爆炸性气体、粉尘环境的危险区域内[1]。
本条为强制性条文,条文解释是运行中的变压器存在燃烧或爆裂的可能,易导致相邻的甲、乙类厂房发生更大的次生灾害,故需考虑采用独立的建筑并在相互间保持足够的防火间距。
供甲、乙类厂房专用的10kV及以下的变、配电站,当采用无门、窗、洞口的防火墙分隔时,可一面贴邻,并应符合现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058等标准的规定[1]。
此条提出了如果生产上确有需要,专为本工房设置的10kV及10kV以下变电站、配电站的设计要求。对于整条生产线的变、配电站与生产工房,相应规范都有具体的内外部距离要求,而设计中遇到的多数情况是专为本工房服务的变、配电室,《建规》提到的这几点在实际设计中存在一些问题,以下分别说明:
首先,当变、配电站采用无门、窗、洞口的防火墙分隔时可一面贴邻,本条参见《建筑设计防火规范》图示1[2]所示,此布置方式会割裂工房建筑物的整体性,影响建筑物的美观性,而且并不能完全保证相应的安全性。
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图示1
其次,除一面贴邻,并应符合现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014等标准的规定。此规范5.3.5中提到,变电所、配电所和控制室的设计应符合下列规定:
1 变电所、配电所(包括配电室,下同)和控制室应布置在爆炸性环境以外,当为正压室时,可布置在1区、2区内。
2 对于可燃物质比空气重的爆炸性气体环境,位于爆炸危险区附加2区的变电所、配电所和控制室的电气和仪表的设备层地面应高出室外地面0.6m[3]。由此可见,专为本工房设置的10kV及10kV以下变电所、配电室和控制室是可以布置在危险工房内的,关键核心问题是应布置在爆炸性环境以外,当配电间、仪表间为正压室,甚至可以布置在爆炸性气体环境1区、2区内。
最后,需要说明的是规范5.3.5中,提到1区、2区、附加2区皆为爆炸性气体环境。由于气体扩散范围广,通常以释放源为中心半径15m范围内可划为2区,总半径30m且在2区以外范围内可以划为附加2区;而对于爆炸性粉尘环境场所,21区范围通常为释放源周围1m,22区范围超出21区3m确定,爆炸性粉尘类环境本身扩散范围很小,本工房专用的配电室、仪表间,在绝大多数布置合理的情况下,基本都处在爆炸性环境以外,所以可以附建于危险工房内。
2.《石化规范》中关于变、配电站的防火分隔要求
《石化规范》中5.2.17[4]提到,当装置的控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等布置在装置内时,应布置在装置的一侧,位于爆炸危险区范围以外,并宜位于可燃气体、液化烃和甲B、乙A类设备全年最小频率风向的下风侧。并且在5.2.18[4]中提出,布置在装置内的控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等的布置应符合的规定,如控制室宜设在建筑物的底层,控制室、机柜间面向有火灾危险性设备侧的外墙应为无门窗洞口、耐火极限不低于3h的不燃烧材料实体墙等具体要求,其中平面布置位于附加2区的办公室、化验室室内地面及控制室、机柜间、变配电所的设备层地面应高于室外地面,且高差不应小于0.6m,也是参考了《爆炸危险环境电力装置设计规范》中5.3.5的条款,由此可见,《石化规范》里,专为本装置设置的控制室、机柜间、变配电所是可以布置在危险装置内的,关键是应布置在爆炸性环境以外。
3.《精细化工规范》中关于变、配电站的防火分隔要求
《精细化工规范》中8.3.1[5]提到,变配电所不应设置在甲、乙类厂房内或贴邻建造,且不应设置在爆炸性气体、粉尘环境的危险区域内。供甲、乙类厂房专用的20kV及以下的变配电所,当采用无门窗洞口的防火墙隔开并贴邻建造时,应符合下列规定:
1)有含油设备的变配电所可一面贴邻建造;
2)无含油设备的变配电所可一面或两面贴邻建造;
3)爆炸危险环境电力装置设计应按现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058执行。
与《建规》3.3.8条关于变、配电站与甲、乙类厂房之间的防火分隔的要求相对照,《精细化工规范》对供甲、乙类厂房专用的变配电所要求有所区别,首先,10kV及以下的变配电所改为20kV及以下的变配电所;其次,对于无含油设备的变配电所可一面或两面贴邻建造,而不是只能一面贴邻;并且应符合《爆炸危险环境电力装置设计规范》。由此可见,《精细化工规范》里,根据本行业的实践经验,结合《建规》3.3.8相应条款,对变、配电站与甲、乙类厂房之间的防火分隔的要求做出了相应调整,以满足本行业安全、经济、合理的设计要求。
4.《建规》中关于变、配电站的防火分隔要求对总图布局的影响
按《建规》3.3.8相应条款,对变、配电站与甲、乙类厂房之间的防火分隔的要求将各工房配电柜全部移出,单独设置配电工房,将对内部安全距离及总平面布局产生重大影响。工厂内大多数生产线均为平行布置,很多已经实施的生产线建筑物之间,并不具备增设配电工房的用地条件。如将该工房移至生产线头部或尾端,有些较长的生产线可能会出现配电工房与负荷中心超过300m,甚至400m的状况出现,电缆截面积势必增加,投资变化很大。不仅如此,如果该配电工房需要按照全线变电所的性质来计算距离的话,需要增加一倍的内部距离,那么对总体布局的影响将更为严重。
5.《建规》中关于变、配电站的防火分隔要求对自控专业的影响
数字视频监控系统中各防爆摄像机与视频分交换机之间视频信号都是通过通讯电信号传输,要求之间的距离不超过100米,按《建规》3.3.8相应条款,对变、配电站与甲、乙类厂房之间的防火分隔的要求,将各工房配电柜全部移出,所有通讯电信号均改为光信号,不但大大增加了信号转换设备,也使各视频信号的可靠性不同程度的降低。
随着自动化设备、机器人等柔性制造设备的广泛使用,高精度的传感器、执行器、伺服电机等元器件越来越多。因高精度原件的精度受导线长度、环境温度等因素影响较大,故信号的处理仪表应尽竟可能在靠近高精度元器件处安装保证信号精度,如果传输距离远会造成信号丢失,通常此类产品都会提出推荐的使用距离保证信号质量。若移出无法满足成套系统运行的稳定性和可操作性,会带来更多隐患。
结语
通过解析《建规》3.3.8对变、配电站与甲、乙类厂房之间的防火分隔的要求,对比《石化规范》、《精细化工规范》中相应条款,得出本工房或装置专用10kV变配电所、仪表间、机柜间等可以附建于危险工房内,但是必须遵循《爆炸危险环境电力装置设计规范》,应布置在爆炸性环境以外;并且一味遵循《建规》3.3.8,将变配电站仪表间移出危险工房,会带来自动化安全上的隐患,总图距离上的浪费和设计不合理等问题。
参考文献:
[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018年版),P20
[2]《建筑设计防火规范》图示18J811-1,P3-16
[3]《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014,P23-24
[4]《石油化工企业设计防火标准》GB50160-2008(2018年版),P24-25
[5]《精细化工企业工程设计防火标准》GB51283-2020,P34