摘要：本文以1000kV特高压锡盟站为例，主要介绍了关于高寒地区冬季漫长的，在特高压站建设过程中针对这一气候特点对消防水管道产生的不利影响进行充分考虑，并为之采取了相应的防冻措施。对站内消防水管道采取合理有效的防冻措施，为特高压站能够全年安全可靠运行提供了保障，也期待为后续高寒环境条件下建设特高压工程消防水管道防冻设计提供一些帮助。
关键词：高寒地区；特高压；消防水管道；防冻设计；
0.引言
特高压输电具备超远距离、超大容量、低损耗送电的特点，建设特高压电网，促进大煤电、大水电、大核电、大规模可再生能源建设，能够推进资源的集约开发和高效利用，缓解环境压力，节约土地资源，实现能源资源在全国乃至更大范围的优化配置，具有显著的经济效益和社会效益。
1000kV特高压锡盟站是内蒙古首座1000kV特高压变电站，是锡盟～山东1000kV特高压交流输变电工程本工程的起点站，是特高压骨干网架的重要组成部分。对提高内蒙古煤电和风电基地外送能力，满足京津冀鲁地区用电负荷增长需要，改善生态环境质量具有十分重要的意义。
1000kV特高压锡盟站坐落于内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县大河口乡南3.5公里处，站址位于蒙古高原的东南边缘，该地区属于中温带半干旱大陆性气候，其主要特点是春季干旱，降水较少，大风以春季为甚，吹蚀表土，风卷流沙，形成沙暴天气；夏季短暂而凉爽，气温较低，降水较多，约占全年的67%；秋季时间极短，9月下旬气温就开始下降到0℃以下，并会出现降雪、霜冻等现象，天气迅速转冷，风力逐渐增大；冬季则长达6个月之久，漫长而寒冷，大风雪主要集中在该季节，到处飞雪弥漫，千里冰封，万里雪飘。1000kV特高压锡盟站所在地多伦县累年气象特征值如表1所示。
表1 多伦县累年气象特征值
消防水管道是变电站安全平稳运行的保障，而在寒冷的冬季，没有防冻措施的消防水管道经常会被冻结，一旦发生火灾，消防水管道将无法及时使用，对整个建筑的安全性构成了极大的隐患。目前，内蒙地区已建及在建的变电站均处在高寒环境的区域，因此，有必要对锡盟站的消防水管道防冻管理经验进行总结，深化消防水管道防冻防治措施，为内蒙以及其他处在高寒环境地区新建工程的顺利建设和投运提供技术支持。笔者借鉴处于高寒环境的1000kV特高压锡盟站消防水管道防冻的经验进行总结，同时根据在工作中发现的问题提出一些建议。以期对后续高寒地区特高压工程消防水管道防冻设计有借鉴意义。
1.消防系统概述
火是一把双刃剑，在带给人类光明和温暖的同时，也会带来许多灾难。火灾一旦发生，造成的不仅仅是经济和财产损失，还有人类身体和心灵的创伤。因此，在特高压站配置消防系统是十分必要的。
特高压站消防水系统一般由消防水泵、稳压泵、消防水管道、气压罐、电源和控制系统组成，为水喷淋系统、消火栓提供高压水源。消防水系统一般配有消防水池，由两台消防泵（一用一备）通过水管从消防水池抽水，经气压罐加压后输送到消防管网，送至室外、室内消火栓，灭火时，负责消防栓的动力输出。除消防泵外，一般还装设两台稳压水泵，保持管网压力，稳压泵负责平时维持消防管网压力在规定水平。消防泵功率为22kw，稳压泵功率为7.5kw。消防泵的启动值为0.2Mpa，稳压泵的启动值为0.3Mpa，停止值为0.5Mpa。在消防水系统中，消防水泵、稳压泵、气压罐、电源和控制系统均设置在室内，而消防水管道则大部分处在室外环境中，因此，在高寒地区，消防水管道的冻裂问题就显得尤为突出。
2.消防水管道防冻措施
2.1 消防水管道埋深与土质
站内消防系统的埋深根据当地冻土层深度的同时，还应考虑施工后的填方区、混凝土区域保温性能不如原始土层的情况，在设计时对管道埋深要保留充足裕度。因此，为避免室外消防水管道在冬季出现冻裂现象，增加所有室外管路埋深。1000kV特高压锡盟站在设计时保证室外消防水管道直埋管道的埋深位于最大冻深以下，且留有一定裕度。本站最大冻深199.0厘米（见表1），实际消防水管道覆土深度为地面下280.0厘米，高于最大冻深，极大的减少了室外消防水管道冻裂的现象。
变电站施工过程中有大量被废弃的混凝土块和毛石等材料，若将其填埋在消防水管道上方，则会因空隙较多造成防寒性大大降低，因此建议在回填时用防寒保温性强的原始土壤。同时，要注意在过电缆沟处在消防水管道上方铺设苯板进行保温。
2.2 消防竖井
消防竖井内的消防水管道如果没有防寒防冻措施，同样会造成严重的后果，所以有必要对消防竖井内的裸露消防管路包覆保温材料，提高防寒性能。另外，为了防止冬季极低温时，冷空气通过消防竖井侵蚀消防管路，应采取相应措施对消防竖井进行保温，保温措施主要是根据竖井尺寸在井道内填塞装有玻璃棉的麻袋。竖井上方也安装防寒罩，并对消防竖井增设保温井盖及井外壁采用苯板保温，上下层井盖间填充保温材料，提高地下设备抵御严寒的能力。
同时，对各种管道设计、施工不仅要考虑纵向冻土层厚度，还需要考虑横向冻土层厚度距离，避免出现由于冷桥效应，造成因雨水井（无防冻设施）与消防水管道横向距离较近造成的管道冻裂现象。
2.3 水循环模式
1000kV特高压锡盟站将消防水系统中的消防水管道设计为环路，消防水管道由消防水泵房开始铺设至各个消火栓和消防小室后又回到消防水泵房，环路中的水在消防水泵和稳压泵的共同作用下保持流动状态，使其成为循环水，避免发生结冰现象，造成消防水管道的冻裂，从而保证了消防系统的正常使用。
2.4 电伴热模式
电伴热带作为建筑或生产等区域消防设施的防冻保温，作用至关重要，这关系到人民生命和财产的安全。消防水管道网设施的电伴热带一般分为地下、室内和室外三种使用环境。为了实现消防水管道的保温防冻，对室外消防水管道增加电伴热装置，对管路升温，补充流体损失的热量，使其温度保持在能正常工作的范围内。
1）电伴热带的工作原理：经过通电后的伴热带发热，对消防水管道进行热量补偿，使管道中的介质保持在冻结点温度以上（一般自来水，温度控制在5到10℃）；温度高低可按照具体要求，实现精确控制。
2）电伴热带的使用优点：电伴热带发热效率高，即开即热，能快速为消防设备解冻或防冻保温。可确保低温环境下的消防水管道的冻堵、冻裂情况发生。
结语
消防水管道担负消防用水的室外给水管网，是变电站保持安全运行的重要保障，位于高寒地区的变电站，如果消防水管道的水冻结，在发生火灾时，管道将无法提供消防水源，会对整个变电站的安全性造成极大的威胁。对此，我们通过两年来对1000kV特高压锡盟站消防系统运维情况的统计分析，总结此前冬季工作经验，并结合1000kV特高压锡盟站的消防水管路设计、分布及安装等实际情况进行总结归纳，希望本文对内蒙古地区及其他高寒地区在后续特高压工程消防系统设计、基建、安装、运维等方面有积极的借鉴意义。
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作者简介：
范超杰（1991.01-），男，汉族，河北省，1000kV特高压锡盟站，职称：助理工程师；现从事特高压变电运维工作。
刘朋（1991.05-），男，汉族，湖北省，呼伦贝尔运维分部，职称：助理工程师；现从事变电二次检修工作。
闫增卫（1991.03-），男，汉族，河北省，霍林郭勒市滨河66kV变电站，职称：助理工程师；现从事变电运维工作。
张振伟（1992.10-），男，汉族，黑龙江省，1000kV特高压锡盟站，职称：助理工程师；现从事特高压变电二次检修工作。
论文作者:范超杰1,刘朋1,闫增卫2,张振伟1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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