水電站火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李巧炎

（湖南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院 長沙市 410007）

1 概述

水電站的建設(shè)由于水源落差的原因，多選擇在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的山區(qū)且交通不便。電站內(nèi)的電氣設(shè)備眾多，場所分布復(fù)雜多樣。同時(shí)因“無人值班（少人值守）”的模式推廣，水電站火災(zāi)報(bào)警完全靠人工預(yù)警、干預(yù)，是不現(xiàn)實(shí)的。因此為確保人民生命財(cái)產(chǎn)的安全,火災(zāi)自動報(bào)警及消防聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為水電站設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容之一。

2 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

消防火災(zāi)自動報(bào)警設(shè)計(jì)前應(yīng)考慮以下三個(gè)方面：

（1）詳細(xì)了解水電站的發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量；主變壓器設(shè)置的位置和容量；電站的建筑物、構(gòu)筑物和電站廠房結(jié)構(gòu)和廠房布置圖；水機(jī)、電氣專業(yè)的設(shè)備布置；設(shè)備房間的尺寸。

（2）確定火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)總體規(guī)劃如探測器的點(diǎn)數(shù)，聯(lián)動控制的點(diǎn)數(shù)和位置，以及風(fēng)機(jī)，防火閥，雨淋閥的消防聯(lián)動關(guān)系?；馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)管線的走向布置。

（3）不同的場合使用不同的探測器，不同的設(shè)備采用不同的滅火設(shè)備。如水電站常用的探測器的種類，點(diǎn)型光電感煙火災(zāi)探測器、點(diǎn)型感溫?zé)熁馂?zāi)探測器、點(diǎn)型復(fù)合式感煙感溫?zé)熁馂?zāi)探測器、線型光束感煙火災(zāi)探測器、點(diǎn)型紫外火焰探測器、纜式線型定溫火災(zāi)探測器等。

3 火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)

水電站火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的主要任務(wù)是對水電站的主、副廠房、開關(guān)站的各功能設(shè)備房間及重要機(jī)電設(shè)備場所的火情進(jìn)行全天候監(jiān)測，對水泵控制柜、防火排煙設(shè)備、水噴霧滅火設(shè)備和氣體滅火設(shè)備的工作狀態(tài)等進(jìn)行24 h不間斷地監(jiān)視。并在火災(zāi)時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)失火設(shè)備和失火位置，控制防火排煙設(shè)備,滅火設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，以保障運(yùn)行人員人身安全和設(shè)備的安全。

4 火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)的組成和功能

（1）火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)?；馂?zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)由火災(zāi)報(bào)警控制器、觸發(fā)器件和火災(zāi)警報(bào)裝置等組成，它能及時(shí)、準(zhǔn)確地探測被保護(hù)對象的初起火災(zāi)，并做出報(bào)警響應(yīng)，從而使建筑物中的人員有足夠的時(shí)間在火災(zāi)尚未發(fā)展蔓延到危害生命安全的程度時(shí)疏散至安全地帶，是保障人員生命安全的最基本的建筑消防系統(tǒng)。

（2）消防聯(lián)動控制系統(tǒng)。消防聯(lián)動控制系統(tǒng)是指當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，火災(zāi)探測設(shè)備接收火災(zāi)信號，傳遞給主機(jī)，主機(jī)按設(shè)定的控制邏輯可自動或手動向各相關(guān)的受控設(shè)備發(fā)出聯(lián)動控制信號，受控設(shè)備向主機(jī)反饋狀態(tài)信號。

在火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)中，火災(zāi)報(bào)警控制器和消防聯(lián)動控制器是核心組件，是系統(tǒng)中火災(zāi)報(bào)警與警報(bào)的監(jiān)控管理樞紐和人機(jī)交互平臺。

5 水電站火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火災(zāi)，防止和減少火災(zāi)危害，保障人員和設(shè)備安全，根據(jù)“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針，水電廠設(shè)置全站火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)?；馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)按照《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50116-2013）和《水力發(fā)電廠火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T 5412-2009）等進(jìn)行。

根據(jù)水電站的特點(diǎn)，水電站的消防控制中心設(shè)置在中控室。在中控室內(nèi)裝設(shè)火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)控制柜，負(fù)責(zé)接收顯示全站感煙探測器、感溫探測器、紅外光束感煙探測器、手動報(bào)警按鈕、雨淋閥、水泵、風(fēng)機(jī)和防火閥等設(shè)備的狀態(tài)信息?；馂?zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)運(yùn)用二總線通訊技術(shù)，配合在水電廠重要部位裝設(shè)的火災(zāi)探測器及其它現(xiàn)場可編址的輸入、輸出模塊，組成一個(gè)全自動集中火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)視全站的火警情況。一旦發(fā)生火災(zāi)，發(fā)出聲光警報(bào)信號，并可通過火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)的總線控制和多線控制方式，自動控制消防水泵、排風(fēng)、排煙風(fēng)機(jī)等的啟和停，雨淋閥組的開啟，以及防火閥的開或關(guān)，完成預(yù)定的功能，或提醒運(yùn)行人員和檢修人員作出相應(yīng)的操作或處置。同時(shí)，為了方便值班人員監(jiān)視、管理和控制火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)備，通常配置一套彩色顯示系統(tǒng)，可對消防系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行圖形化顯示，火警時(shí)提示值班人員正確處理和操作。

（1）火災(zāi)探測器設(shè)置。水電站火災(zāi)報(bào)警探測器設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，應(yīng)充分考慮到被保護(hù)物的火災(zāi)危險(xiǎn)性和火災(zāi)特點(diǎn)，合理選擇，妥善布置，充分發(fā)揮其功能。力求做到有效監(jiān)控和減少誤報(bào)，保證有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能及時(shí)得到有效的控制和撲滅火災(zāi)。

在水電站主廠房，主變室，GIS室等開放性大空間，且具地面距離大于12 m，應(yīng)選用紅外光束感煙探測器，它具有監(jiān)測面積大、靈敏度高、探頭數(shù)量少、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)。安裝紅外光束感煙探測器時(shí)應(yīng)注意保證其接收端避開日光和人工光源的直接照射。

我們設(shè)計(jì)的許多國外水電站，他們都采用美國NFPA標(biāo)準(zhǔn)對發(fā)電機(jī)組防火要求比較高，通常選用2個(gè)紫外火焰探測器對發(fā)電機(jī)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測。紫外火焰探測器具有較高的抗干擾能力，不受風(fēng)雨、高溫、高濕及自然人工光源等影響，可良好的工作于室內(nèi)或室外環(huán)境。安裝紫外火焰探測器時(shí)應(yīng)注意周圍環(huán)境，在探測區(qū)域內(nèi)不得使用電氣焊，鎢鹵燈，閃光燈等一切紫外照明。

對柴油發(fā)電機(jī)室、油灌室、油處理室、蓄電池室等有爆炸危險(xiǎn)性的場所應(yīng)選用防爆型探測器。

在開關(guān)站、電站廠房電纜溝、電纜道、電纜橋架、電纜夾層等處選用纜式線型定溫火災(zāi)探測器。報(bào)警溫度宜選擇為85℃，以監(jiān)視電纜的火警情況。在防火等級要求高的電纜室內(nèi)同時(shí)也可在房間頂板設(shè)置感煙探測器,實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。

主變壓器的火災(zāi)監(jiān)測，一般是在主變壓器上設(shè)置一套纜式線型定溫火災(zāi)探測器。纜式線型定溫火災(zāi)探測器報(bào)警選擇溫度為105℃，以監(jiān)視主變壓器的火警情況。需要說明的是現(xiàn)在這種探測器已有纜式線型差定溫火災(zāi)探測器，由于采用了差溫報(bào)火警，提高了火警的識別靈敏度，火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠更快的，及時(shí)地報(bào)火警。

我們在設(shè)計(jì)地下式廠房的水電站時(shí)，進(jìn)廠隧道的消防采用消火栓加纜式線型定溫火災(zāi)探測器,纜式線型定溫火災(zāi)探測器一般安裝在隧道車道上部，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)燃燒使空氣溫度上升到特定值而引起報(bào)警，能及時(shí)的報(bào)火警。

根據(jù)消防規(guī)程規(guī)范要求,設(shè)置固定式滅火裝置的重要的電氣設(shè)備,如發(fā)電機(jī)、主變壓器消防水噴霧或氣體滅火系統(tǒng)需配置感煙、感溫兩種探測器或2個(gè)纜式線型定溫火災(zāi)探測器。當(dāng)兩個(gè)探測器同時(shí)發(fā)生出火警信號時(shí),火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)才能確認(rèn)為火災(zāi)，啟動消防設(shè)備進(jìn)行滅火。若兩種探測器中任一種探測器發(fā)生報(bào)警信號時(shí) ,控制器只能發(fā)出聲光報(bào)警信號,告知值守人員去現(xiàn)場確認(rèn)火災(zāi)后,才能確定是否啟動消防聯(lián)動設(shè)備。

通常在空壓機(jī)室、油灌及油處理室、柴油發(fā)電機(jī)室設(shè)置點(diǎn)型感溫火災(zāi)探測器，在廠房內(nèi)其它設(shè)備間如：中控室、通信室、計(jì)算機(jī)室、高低壓配電間、電氣實(shí)驗(yàn)室、水泵房、辦公室、會議室、走廊設(shè)置點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測器。

總之，對于選擇火災(zāi)探測器的類型，應(yīng)根據(jù)火災(zāi)的特點(diǎn)及探測區(qū)域的環(huán)境來選擇。

（2）手動火災(zāi)報(bào)警按鈕、火災(zāi)聲光警報(bào)裝置、消火栓按鈕的設(shè)置。手動火災(zāi)報(bào)警按鈕是在有人確認(rèn)火災(zāi)后，人為報(bào)火警的一種方式。水電站手動火災(zāi)報(bào)警按鈕的設(shè)置為從一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)的任何位置到最鄰近的一個(gè)手動火災(zāi)報(bào)警按鈕的距離不大于30 m。主要設(shè)置在每臺發(fā)電機(jī)的區(qū)域，每層樓梯的出入口處。

火災(zāi)聲光警報(bào)裝置設(shè)置在水電廠在每層樓梯的出入口處。以滿足告知所有人員發(fā)生火災(zāi)要求。

消火栓按鈕的作用是發(fā)出火災(zāi)信號，給出使用消火栓位置的信息，并可以通過火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)啟動消防水泵。每一個(gè)室內(nèi)消火栓箱內(nèi)均設(shè)置有消火栓按鈕。

（3）消防聯(lián)動控制的設(shè)置。水電站火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，依據(jù)《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》及其相關(guān)規(guī)范，通常設(shè)計(jì)為自動和手動聯(lián)動控制方式，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些矛盾。為了避免由于自動聯(lián)動引起的誤動作，在實(shí)際使用中對一些重要的設(shè)備的消防設(shè)施往往采取人工確認(rèn)、手動控制滅火的控制方式。如水電站發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)，在機(jī)組火災(zāi)自動報(bào)警控制器發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號后，由值班人員現(xiàn)場確認(rèn)火災(zāi)后，斷開發(fā)電機(jī)斷路器和滅磁開關(guān)，在火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)上或雨淋報(bào)警閥現(xiàn)地手動開啟雨淋報(bào)警閥，信號閥后進(jìn)行滅火。

對于采用其它的集火災(zāi)探測、報(bào)警和滅火為一體的固定式滅火系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)獨(dú)立于電站火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)運(yùn)行，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)向水電站全站火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警、滅火動作信號。如我們在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)設(shè)計(jì)的新疆幾個(gè)電站的主變壓器滅火，采用排油充氮滅火系統(tǒng)。

水電站的聯(lián)動設(shè)備應(yīng)根據(jù)電站的特殊性，合理選擇控制方式，消防水泵、水噴霧雨淋閥和風(fēng)機(jī)采用多線制控制方式，防火閥、電梯迫降等采用總線制控制方式。

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信的接口。

（4）消防專用電話系統(tǒng)和消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)的設(shè)置。根據(jù)水電站的實(shí)際情況，《水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50872-2014要求，消防專用電話可與水電工程調(diào)度電話合用，功能及布線應(yīng)滿足能消防專用電話要求。

消防應(yīng)急廣播與水電站設(shè)置的調(diào)度電話擴(kuò)播系統(tǒng)合用，水電站的調(diào)度電話擴(kuò)播系統(tǒng)具有分區(qū)廣播和全站廣播功能。

（5）火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)控制柜的設(shè)置。水電站火災(zāi)自動報(bào)警器所連接的火災(zāi)探測器、手動報(bào)警按鈕和模塊等設(shè)備的總數(shù)和地址總數(shù)應(yīng)符合《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，總線短路隔離器每只隔離器保護(hù)的消防備總數(shù)不超過32點(diǎn)。采用并聯(lián)形式連接至火災(zāi)報(bào)警控制器的某一回路?；馂?zāi)報(bào)警控制器設(shè)備總數(shù)和地址總數(shù)，均不應(yīng)超過3 200點(diǎn)。消防聯(lián)動控制器地址總數(shù)或火災(zāi)報(bào)警控制器（聯(lián)動型）所控制的各類模塊總數(shù)不應(yīng)超過1 600點(diǎn)。

火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)的供電，在正常情況下，由廠用電母線供電，在事故情況下自動切換由火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)備配備的備用電源蓄電池供電。

（6）消防電源及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。消防水泵和火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動控制柜等用電設(shè)備電源設(shè)計(jì)時(shí)按二級負(fù)荷考慮，采用單獨(dú)的供電回路，使用雙電源。分別取自兩段廠用電母線，同時(shí)在電站設(shè)有應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)，可以保證其用電的可靠性。消防電源配電電纜采用耐火電纜專線供電。

（7）火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備的布線。①火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的電源線、消防聯(lián)動控制線采用耐火銅芯電線電纜，報(bào)警總線、消防應(yīng)急廣播、消防專用電話采用阻燃耐火銅芯電線電纜。②電纜電線暗敷時(shí)，應(yīng)采用金屬保護(hù)管暗敷于天花板上或墻壁內(nèi)，其保護(hù)厚度不應(yīng)小于3 cm。電纜電線明敷時(shí)，應(yīng)穿金屬保護(hù)套管并涂防火涂料保護(hù)。

6 結(jié) 語

火災(zāi)無情、重在防范。水電站火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)對于預(yù)防控制火災(zāi)，將其消滅在萌芽狀態(tài)，減少或避免因火災(zāi)造成的損失起著非常重要的作用。對于新建的水電站火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)若能按上述原則進(jìn)行設(shè)計(jì)可以保障水電站安全運(yùn)行。