調(diào)相機(jī)主廠房建筑設(shè)計(jì)研究

摘要：調(diào)相機(jī)是向電力系統(tǒng)提供或吸收無功功率的同步電機(jī)，為了保證國家電網(wǎng)供電安全，近年來國家電網(wǎng)公司在骨干電網(wǎng)中的換流站或變電站中，新建了一批調(diào)相機(jī)工程。調(diào)相機(jī)主廠房是調(diào)相機(jī)工程的核心廠房，為此，基于調(diào)相機(jī)主廠房的建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對調(diào)相機(jī)主廠房的建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)和需注意的事項(xiàng)進(jìn)行了論述，供相關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。

關(guān)鍵詞：電力;調(diào)相機(jī);主廠房;建筑設(shè)計(jì)

0 引言

近年來為了保證國家供電安全，我國開始在換流站加裝調(diào)相機(jī)。調(diào)相機(jī)是向電力系統(tǒng)提供或吸收無功功率的同步電機(jī)，具備雙向無功調(diào)節(jié)能力，有助于直流功率的快速恢復(fù)和系統(tǒng)穩(wěn)定，有助于系統(tǒng)出現(xiàn)故障后電壓的快速恢復(fù)，增強(qiáng)受端交流系統(tǒng)對直流的支撐能力[1]。為此，國家電網(wǎng)公司在骨干電網(wǎng)中的換流站或變電站中，加建了一批調(diào)相機(jī)工程。調(diào)相機(jī)主廠房是調(diào)相機(jī)工程的核心廠房，作為新生的電力工程建筑物類型，目前沒有專門的規(guī)程規(guī)范指導(dǎo)此類廠房的設(shè)計(jì)。本文主要基于調(diào)相機(jī)主廠房的建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對調(diào)相機(jī)主廠房的建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及需注意的事項(xiàng)進(jìn)行探討。

1 工程概況

調(diào)相機(jī)站分為主廠房和水處理兩大區(qū)域，主廠房區(qū)域包含主廠房、變壓器及配電裝置、事故油池;水處理區(qū)域包含機(jī)力通風(fēng)冷卻塔、循環(huán)水泵房和工業(yè)水池。調(diào)相機(jī)主廠房為工程建設(shè)核心，位于廠區(qū)中部。

調(diào)相機(jī)主廠房是服務(wù)于調(diào)相機(jī)設(shè)備的工業(yè)廠房，目前已建和在建的調(diào)相機(jī)主廠房均為兩層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的多層廠房。調(diào)相機(jī)主廠房原則上是無人值守的廠房，不設(shè)置生活上下水系統(tǒng)，操作員站與換流站合并布置。

2 調(diào)相機(jī)主廠房平面布置

調(diào)相機(jī)主廠房按工藝流程主要包括汽機(jī)專業(yè)的調(diào)相機(jī)房，電氣專業(yè)的配電間、勵(lì)磁小室、變頻啟動(dòng)設(shè)備間、蓄電池室，熱控專業(yè)的電子間、工程師室，消防專業(yè)的消防鋼瓶間、雨淋閥室，化水專業(yè)的除鹽水制備區(qū)域等。在進(jìn)行平面布置時(shí)，根據(jù)相關(guān)工藝專業(yè)的布置要求，結(jié)合安全疏散、勞動(dòng)保護(hù)等相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，將主廠房各部分組合成有機(jī)整體，合理組織水平和垂直交通聯(lián)系部分，兼顧廠房的自然采光和通風(fēng)需求。

調(diào)相機(jī)主廠房縱向跨距為10 m，兩臺(tái)機(jī)調(diào)相機(jī)工程縱向共有7個(gè)跨，縱向總長70 m;四臺(tái)機(jī)調(diào)相機(jī)工程縱向共有14個(gè)跨，縱向總長約140 m。橫向?yàn)槿兄鶅煽?，橫向總長23 m。主廠房共設(shè)2層：±0 m層、5 m運(yùn)轉(zhuǎn)層。前期已建調(diào)相機(jī)工程運(yùn)轉(zhuǎn)層樓面標(biāo)高均為4.5 m，運(yùn)行后出現(xiàn)底層結(jié)構(gòu)梁處通行高度過低問題，從浙江兩臺(tái)機(jī)調(diào)相機(jī)工程開始，運(yùn)轉(zhuǎn)層的樓面標(biāo)高都提高到5 m。屋面標(biāo)高約為18.50 m。每兩臺(tái)調(diào)相機(jī)間設(shè)檢修場地，檢修場一側(cè)的卷簾門尺寸滿足設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)進(jìn)出廠房的需要，在卷簾門附近單獨(dú)設(shè)置供人員出入的鋼質(zhì)疏散門。

3 調(diào)相機(jī)主廠房建筑設(shè)計(jì)需注意的事項(xiàng)

3.1? ? 調(diào)相機(jī)主廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類

調(diào)相機(jī)主廠房是新生的電力工程建筑物類型，目前電力行業(yè)規(guī)程規(guī)范中無此建筑的專門定義，在設(shè)計(jì)審查和審圖過程中發(fā)生過對建筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性分類的疑惑和分歧。

按其使用性質(zhì)，調(diào)相機(jī)廠房內(nèi)有很多配電間，在建筑物分類上可歸類為屋內(nèi)配電裝置樓，因其廠房內(nèi)每臺(tái)設(shè)備充油量小于60 kg，按《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50229）的要求，其火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為丁類，耐火等級(jí)為二級(jí)。按主要設(shè)備的性質(zhì)，調(diào)相機(jī)與汽輪機(jī)類似，按《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50229）的要求，汽機(jī)房的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類也是丁類，耐火等級(jí)為二級(jí)。故綜合考慮，將調(diào)相機(jī)廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類定義為丁類，耐火等級(jí)為二級(jí)。

3.2? ? 調(diào)相機(jī)主廠房的防火設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50222—2017）第4.0.9條規(guī)定：“消防水泵房、機(jī)械加壓送風(fēng)排煙機(jī)房、固定滅火系統(tǒng)鋼瓶間、配電室、變壓器室、發(fā)電機(jī)房、儲(chǔ)油間、通風(fēng)和空調(diào)機(jī)房等，其內(nèi)部所有裝修均應(yīng)采用A級(jí)裝修材料?！闭{(diào)相機(jī)主廠房使用性質(zhì)類似配電室和發(fā)電機(jī)房，因此在設(shè)計(jì)中內(nèi)部所有裝修均都采用了A級(jí)裝修材料。其中比較特別的是建筑樓地面面層材料，電力行業(yè)工業(yè)廠房中通常采用環(huán)氧自流平樓地面做法，但普通的油性環(huán)氧自流平面層的燃燒等級(jí)只能達(dá)到B1級(jí)，不符合現(xiàn)行防火規(guī)范的要求。經(jīng)調(diào)研，調(diào)相機(jī)工程設(shè)計(jì)中采用了水性環(huán)氧自流平作為主要的樓地面面層材料，此種材料的燃燒等級(jí)可達(dá)到A級(jí)，同時(shí)無有機(jī)揮發(fā)物，涂層耐磨性好，符合防火、環(huán)保、耐久等要求。

3.3? ? 通風(fēng)采光設(shè)計(jì)

按《火力發(fā)電廠建筑設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T 5094—2012）第5.2.6條要求：“配電間宜采用固定窗，并宜防止陽光直射室內(nèi)?！睋?jù)此，在最初的調(diào)相機(jī)工程審查時(shí)，審查專家參考此條規(guī)范，建議調(diào)相機(jī)主廠房采用固定窗。待首批調(diào)相機(jī)主廠房建成后，運(yùn)行單位在生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，主廠房內(nèi)的設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，僅依靠暖通空調(diào)設(shè)備不足以降溫，因此要求主廠房的外墻固定窗都改為可開啟外窗。在之后的調(diào)相機(jī)工程建筑設(shè)計(jì)中，都將主廠房的外墻開窗設(shè)計(jì)為可開啟外窗。

3.4? ? 電磁屏蔽設(shè)計(jì)

高頻電路工作時(shí)，會(huì)向外輻射電磁波，對鄰近的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。換流站中緊鄰閥廳的控制樓，一般會(huì)進(jìn)行電磁屏蔽設(shè)計(jì)。調(diào)相機(jī)主廠房距閥廳較遠(yuǎn)，是否采用電磁屏蔽設(shè)計(jì)無先例可循。為穩(wěn)妥起見，在調(diào)相機(jī)主廠房設(shè)計(jì)中進(jìn)行了屏蔽設(shè)計(jì)。最初的調(diào)相機(jī)主廠房的屏蔽設(shè)計(jì)方案，是對整個(gè)主廠房進(jìn)行屏蔽處理，采用了壓型鋼板外墻屏蔽和外墻固定窗鍍屏蔽膜的措施。后因外墻固定窗因通風(fēng)要求修改成了可開啟外窗，此方案失去了實(shí)際意義。經(jīng)設(shè)計(jì)院和業(yè)主單位分析討論，決定僅對有屏柜的電子間進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)。房間做六面體屏蔽，用？準(zhǔn)3 mm、20 mm×20 mm網(wǎng)格大小的鍍鋅焊接鋼絲屏蔽網(wǎng)固定在頂棚底面、內(nèi)墻面和地面或樓面，六面屏蔽網(wǎng)點(diǎn)焊為一個(gè)整體。內(nèi)墻鋪屏蔽鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)格大小30 mm×30 mm，？準(zhǔn)3 mm，采用機(jī)械噴涂M15水泥砂漿進(jìn)行粘貼。

3.5? ? 蓄電池室的防爆設(shè)計(jì)

蓄電池有爆炸危險(xiǎn)性，應(yīng)防止事故時(shí)蓄電池組的酸氣、氫氣泄漏，如果酸氣、氫氣在室內(nèi)集聚，勢必危害人員安全、腐蝕設(shè)備或造成其他危險(xiǎn)。尤其調(diào)相機(jī)主廠房是無人值守廠房，更應(yīng)多加注意。

根據(jù)《電力工程直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5044—2014）第8.1.3條規(guī)定：“蓄電池室頂棚宜做成平頂，不應(yīng)吊天棚，也不宜采用折板或槽型天花板?！睋?jù)此，為防止酸氣、氫氣在室內(nèi)頂部集聚，調(diào)相機(jī)工程的蓄電池室都不設(shè)吊頂，在室內(nèi)最高處設(shè)置排風(fēng)口，將酸氣、氫氣從房間內(nèi)排出。工程實(shí)際中，蓄電池室頂棚可采用如下4種做法（圖1）：方法一，當(dāng)蓄電池室上方無房間時(shí)，將蓄電池室房間內(nèi)的次梁全部上翻;方法二，蓄電池室上方有其他房間時(shí)，上部房間樓板降板，樓板上次梁上翻，并用輕質(zhì)混凝土填充空隙;方法三，無論蓄電池室上方有無房間，取消蓄電池室上部樓板或屋面板的次梁，加厚樓板或屋面板;方法四，保留蓄電池室頂棚結(jié)構(gòu)板處次梁，次梁處預(yù)埋風(fēng)管。同時(shí)，為降低酸氣、氫氣集聚的可能，需將蓄電池室內(nèi)部墻體與框架梁齊平，減少頂棚處轉(zhuǎn)折面。

4 結(jié)語

調(diào)相機(jī)主廠房是新生的電力工程建筑物類型，具有固有特性，完善此類建筑的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，應(yīng)從實(shí)際入手，對調(diào)相機(jī)主廠房進(jìn)行合理有效的設(shè)計(jì)。筆者建議盡快制定調(diào)相機(jī)主廠房的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，明確其建筑物類型、火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)和主要設(shè)計(jì)原則。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王雅婷，張一馳，周勤勇，等.新一代大容量調(diào)相機(jī)在電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，41（1）：22-28.

收稿日期：2020-03-30

作者簡介：苗浩然（1985—），男，吉林人，工程師，研究方向：電力工程建筑設(shè)計(jì)。