CN111997423A - 一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，该主变室包括面向外界和散热器平台的外墙以及面向10KV配电装置室的内墙，所述内墙由耐火纸面石膏板、水泥纤维板、岩棉夹芯板、方管钢以及龙骨组成，所述外墙由钢龙骨防火石膏板隔墙、水泥纤维板、岩棉夹芯板、方管钢以及龙骨组成。与现有技术相比，本发明具有能够应对电力系统中的防爆泄压问题，防爆泄压均匀等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电厂防爆泄压技术领域，尤其是涉及一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室。
背景技术
户内变电站一般采用油浸式变压器。油浸式变压器是将铁芯和绕组一起浸入灌满了绝缘油的油箱中，以加强绝缘和改善冷却散热条件。当变压器内部出现严重过载、短路、绝缘损坏等故障时，绝缘油受到高温或电弧作用，受热分解产生大量烃类混合气体，使变压器内部的压力急剧上升，会导致变压器油箱的结构破坏(初级变压器爆炸)。初级变压器爆炸后，绝缘油、混合气体和油雾通过变压器油箱破裂口向外猛烈释放。绝缘油从变压器中泄漏，在地面形成液池，被点燃即发生池火。而当泄漏的热解产物混合气体和油雾与空气混合后点燃，就会发生二次爆炸。当这些情况发生在密闭或拥塞区域时，可能会导致非常强烈的爆炸，并对人员和设备造成威胁，给社会经济带来严重损失。
泄压板是在室内爆燃时通过某种构件而能在瞬间解除临界压力，也可以对爆炸的碎片和性状加以控制，有效降低爆炸产生的人身伤害和财产损失。
各类规范和规定对主变防爆泄压的规定：在变电站的设计规范中，对主变压器室的安全重点在于防火，GB50229—2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》中对主变压器室提出了种种要求，但对变压器的防爆缺乏足够的重视，各种规范和行业标准都没有对不同环境和建筑结构的泄压材料的指导。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，该主变室包括面向外界和散热器平台的外墙以及面向10KV配电装置室的内墙，所述内墙由耐火纸面石膏板、水泥纤维板、岩棉夹芯板、方管钢以及龙骨组成，所述外墙由钢龙骨防火石膏板隔墙、水泥纤维板、岩棉夹芯板、方管钢以及龙骨组成。
进一步地，所述的岩棉夹芯板由墙梁和夹心彩钢板通过泄爆螺栓固定而成。
进一步地，所述的泄爆螺栓由螺栓、防水垫圈和铝合金垫片组成。
进一步地，所述的墙梁与所述夹心彩钢板之间还设有用于防止所述夹心彩钢板在事故发生时乱飞的牵引绞索。
进一步地，所述的钢龙骨防火石膏板隔墙包括横龙骨、横撑龙骨以及支撑卡，由所述龙骨、所述横撑龙骨以及所述支撑卡组成的结构表面上覆盖有石膏板、底板和外层板。
进一步地，该主变室的泄爆压力值为360Pa～480Pa。
进一步地，所述的钢龙骨防火石膏板隔墙的压力承受值为300Pa。
进一步地，所述的牵引绞索的泄爆压力值为960Pa。
进一步地，所述的牵引绞索的拉断力为20000N。
进一步地，所述的牵引绞索的长度为900mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过针对主变室四面墙的特殊设计，考虑了电站内主变室和散热器室的墙体泄压以及防爆的性能要求，内墙由耐火纸面石膏板、水泥纤维板、岩棉夹芯板、方管钢以及龙骨组成，外墙由钢龙骨防火石膏板隔墙、水泥纤维板、岩棉夹芯板、方管钢以及龙骨组成，使得四面墙根据不同方位设计以形成梯度防爆泄压的效果。
(2)本发明相对于传统主变室墙体的设计只考虑一面墙作为泄压墙的技术思路，对于不同方位的四面墙体均分别进行了设计考虑，能够弥补因只考虑一面墙而出现的由于四周墙体墙度不同，存在实际情况发生爆炸是不按设计的泄压墙泄压的可能。
附图说明
图1为本发明主变室的平面结构图；
图2为本发明主变室的外墙岩棉夹芯板的结构图；
图3为本发明主变室的内墙钢龙骨防火石膏板隔墙的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
具体实施例
如图1所示为实际户内变电站主变室的平面结构图，房间周围三面为外墙，与10kV配电装置室之间的墙为内墙。
四面墙的具体做法如表1所示：
表1主变室四周墙体做法
其中，外墙中的岩棉夹芯板，其结构如图2所示，对应的泄爆原理如下：
夹心彩钢板与墙梁之间用泄爆螺栓固定，泄爆螺栓的型号与数量根据泄爆压力值选配(20PSF)。泄爆螺栓由螺栓、防水垫圈和铝合金垫片构成。泄爆螺栓的铝合金垫片的强度是与泄爆墙的泄爆压力值相对应的。在爆炸压力作用下通过铝合金垫片变形，让墙体在爆炸气流的冲击下能够弹出，以达到泄爆的目的。当事故发生时，为了不使夹芯彩钢板乱飞，在夹芯彩钢板与墙梁之间采用索引绞索控制，每块板设有两根牵引拉锁，其长度为900mm，拉断力为20000N。根据计算，泄爆压力值20PSF约等于960Pa。
从泄爆原理可以得知，泄爆墙是通过墙体与墙梁之间的连接节点破坏，来达到泄爆的目的。从结构角度分析，当受到垂直于墙体的爆炸荷载时，人为地将泄爆墙体与墙梁的节点削弱，使得泄爆螺栓先于其他构件破坏。整个房间四周的所有构件包括墙梁、墙梁与墙的节点、墙梁与结构钢立柱的节点、结构钢立柱、钢梁、楼板与屋面板等所有的构件中，泄爆螺栓在受力方向上的强度必须最低。通过泄爆墙的设置，使爆燃冲击波不会破坏建筑物及其它结构，因而使事故发生时损失降至最低。
从强度上判断可以看出，首先主变室的楼板与屋面板均为压型钢板楼承板，强度非常高；其次，主变室的围护墙有3面是外墙，一面是内隔墙。三面外墙根据设计均为夹芯彩钢板+方管檩条+石膏板，强度互相接近，主次结构若发生爆炸破坏均为钢材本身材料破坏，约为300Pa。一面内墙采用的是轻钢龙骨防火石膏板隔墙，平面外强度最低。
轻钢龙骨防火石膏板隔墙的做法，如图3所示，其中，1为外层板、2为底板、3为石膏板、4为横撑龙骨、5为支撑卡、6为横龙骨：
由于轻钢龙骨均采用射钉与楼板或梁固定，并且轻钢龙骨与石膏板也为射钉固定，射钉由于入射角度问题，强度并不均匀；龙骨本身强度较低且构造受力复杂；石膏板平面外较脆且不均匀，要通过结构分析的方式分析出轻钢龙骨隔墙的破坏形式或破坏面较为困难。
变电站墙体压强值介于360～80Pa，可见轻质内隔墙的侧向压力值只有泄爆压力值的一半不到。
若变压器发生爆炸破坏，主变室四周承受爆炸荷载，那强度最小的部位成了轻钢龙骨隔墙，爆炸就会从轻钢龙骨隔墙处破坏释放压力。泄爆螺栓得不到利用。
据此，实际工程实例中，可以采用如下两种主变室设计方案：
方案1：
考虑到主变室3面为外墙，1面为内墙，定性上分析，可以将该内墙的做法调整为外墙的做法，是以该内墙的强度等同于其余外墙的强度。做法上，可以在该墙体位置设置墙面方管檩条，主变室一侧设置彩钢夹芯板，10kV室一侧设置防火石膏板。该彩钢夹芯板只需要普通的彩钢板敷面即可，且主变室与10kV室之间由于有母线套管穿越，本身墙体内就设置有一定数量的方管，需要增设的方管并不多。此方案增加的费用不多，且从结构性能上也较为合理。
方案2：
主变室与10kV室隔墙采用混凝土小型空心砌块，并采用灌孔砌筑，10kV室一侧粉刷后刷界面剂黏贴水泥纤维板。混凝土小砌块灌孔砌筑可以满足3小时耐火时限，并且强度上也比外墙高。钢框架围护采用填充墙砌筑也有相应的国标图集可以施工，且有利于母线套管穿墙施工及主变室的埋件敷设。此方案增加的费用不多，但相对于轻质隔墙而言，荷载较大。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，该主变室包括面向外界和散热器平台的外墙以及面向10KV配电装置室的内墙，所述内墙由耐火纸面石膏板、水泥纤维板、岩棉夹芯板、方管钢以及龙骨组成，所述外墙由钢龙骨防火石膏板隔墙、水泥纤维板、岩棉夹芯板、方管钢以及龙骨组成。
2.根据权利要求1所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，所述的岩棉夹芯板由墙梁和夹心彩钢板通过泄爆螺栓固定而成。
3.根据权利要求2所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，所述的泄爆螺栓由螺栓、防水垫圈和铝合金垫片组成。
4.根据权利要求2所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，所述的墙梁与所述夹心彩钢板之间还设有用于防止所述夹心彩钢板在事故发生时乱飞的牵引绞索。
5.根据权利要求1所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，所述的钢龙骨防火石膏板隔墙包括横龙骨、横撑龙骨以及支撑卡，由所述龙骨、所述横撑龙骨以及所述支撑卡组成的结构表面上覆盖有石膏板、底板和外层板。
6.根据权利要求1所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，该主变室的泄爆压力值为360Pa～480Pa。
7.根据权利要求1所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，所述的钢龙骨防火石膏板隔墙的压力承受值为300Pa。
8.根据权利要求4所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，所述的牵引绞索的泄爆压力值为960Pa。
9.根据权利要求4所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，所述的牵引绞索的拉断力为20000N。
10.根据权利要求4所述的一种防爆泄压的全户内钢结构变电站主变室，其特征在于，所述的牵引绞索的长度为900mm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201127 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |