卡基娃水電站通風(fēng)防火設(shè)計(jì)分析

蘭 茜 王 巧

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卡基娃水電站通風(fēng)防火設(shè)計(jì)分析

蘭 茜 王 巧

（中國(guó)電建成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 成都 610000）

介紹了卡基娃水電站的工程概況和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。在確定室外空氣計(jì)算參數(shù)時(shí)對(duì)卡基娃氣象參數(shù)進(jìn)行了修正；水電站選擇全面通風(fēng)（未經(jīng)降溫除濕處理）與局部空調(diào)及冬季采暖相結(jié)合的方式，以滿足廠內(nèi)降溫、通風(fēng)換氣及冬季采暖要求。

卡基娃水電站；通風(fēng)空調(diào)；采暖

0 概述

卡基娃水電站位于四川省涼山州木里縣木里河干流上，是該河段梯級(jí)開發(fā)的“控制性水庫(kù)”工程，采用混合式開發(fā)，裝機(jī)45.24萬kW（其中：大機(jī)組44萬kW，生態(tài)小機(jī)組1.24萬kW）。

卡基娃電站為地面式廠房，總裝機(jī)480MW。廠址距稻城縣約90km，距木里縣約180km，距西昌市約430km。

主廠房與安裝間呈“一”字型布置，安裝間高于發(fā)電機(jī)層；地面廠房開挖尺寸：92.2×44×25.11 m（長(zhǎng)×寬×高），其中主機(jī)間長(zhǎng)67.7m，安裝間長(zhǎng)24.5m，副廠房長(zhǎng)67.7m；開挖跨度為44m，開挖高度25.11m。廠房各層布置高程依次為：蝶閥層高程2557.24m，水輪機(jī)層高程2564.00m，電氣夾層高程2568.70m，發(fā)電機(jī)層高程2573.90m。

主變室位于主機(jī)間上游，高程2576.00m。本電站布置2個(gè)GIS室，其中200KV GIS室位于上游主變上層，500KV GIS室位于主機(jī)間下游。

1 設(shè)計(jì)依據(jù)

1.1 氣象條件

卡基娃水庫(kù)電站所在地屬北半球北亞熱帶氣候區(qū)，受西北部青藏高原和西部橫斷山脈的大氣環(huán)流影響，整個(gè)流域呈現(xiàn)暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候特征，主要特點(diǎn)是干濕季節(jié)分明，氣溫年變化小，日變化大，濕度小，日照多。區(qū)域內(nèi)植被相對(duì)較好。

按照設(shè)計(jì)手冊(cè)以及有關(guān)規(guī)程規(guī)范的設(shè)計(jì)方法和原則，選取地理位置最符合卡基娃廠址的，具有完整氣象資料、氣候特征的氣象站，并根據(jù)公式對(duì)所選取氣象站的氣象參數(shù)進(jìn)行修正，此次分別選取木里縣和稻城縣氣象站的氣象參數(shù)對(duì)卡基娃廠址參數(shù)進(jìn)行修正[1]。

木里縣的海拔為2666.6m，稻城縣的海拔為3727.7m，卡基娃電站發(fā)電機(jī)層的海拔為2573.9m。

卡基娃水電站緯度比木里縣氣象站高1度，與稻城縣氣象站接近。卡基娃水電站與稻城縣氣象站的直線距離僅為卡基娃水電站到木里縣直線距離的一半，卡基娃水電站室外通風(fēng)計(jì)算參數(shù)以稻城縣氣象站氣象資料修正后的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。稻城縣多年平均氣溫為11.5℃，極端最高氣溫為34.1℃，極端最低氣溫為-10.6℃，平均相對(duì)濕度57%。

根據(jù)水電站實(shí)際位置及高程修正后室外氣象參數(shù)如下：

夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度：21℃；

夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度：28.4℃；

夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度：23.6℃；

冬季供暖室外計(jì)算干球溫度：-5℃；

冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度：-7℃。

1.2 室內(nèi)溫、濕度設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)《水力發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》NB/T 35040—2014[2]，同時(shí)參考國(guó)內(nèi)已建同類電站的資料和實(shí)測(cè)結(jié)果，結(jié)合卡基娃電站的環(huán)境條件及運(yùn)行要求，電站室內(nèi)溫、濕度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定如下：

表1 廠內(nèi)溫、濕度設(shè)計(jì)參數(shù)表

2 地面廠房熱濕負(fù)荷

水電站地面廠房冷負(fù)荷冬季主要來自設(shè)備散熱，夏季主要來自設(shè)備散熱及圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱。地面廠房散濕量主要為地面以下圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面散濕量及設(shè)備表面凝結(jié)水，影響設(shè)備表面凝結(jié)水的因素較多，主要包括地質(zhì)條件與季節(jié)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形式、材料和厚度等。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)及卡基娃廠房特點(diǎn)，電氣夾層及以上各層不考慮其散濕量，水輪機(jī)層及以下根據(jù)其散濕量設(shè)置除濕機(jī)。冬季熱負(fù)荷主要來自圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱。

3 采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)

主廠房發(fā)電機(jī)層采用大門和進(jìn)風(fēng)口自然進(jìn)風(fēng)，排風(fēng)由位于下游GIS屋頂?shù)膫?cè)墻上12臺(tái)斜流風(fēng)機(jī)通過風(fēng)管連接到發(fā)電機(jī)層下游墻，排至室外；其余風(fēng)量分別進(jìn)入電纜夾層和電氣夾層[3]。

下游GIS層通過電動(dòng)防雨百葉從室外進(jìn)風(fēng)，排風(fēng)由側(cè)墻上12臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)排至室外[4]。

主廠房電氣夾層從發(fā)電機(jī)層進(jìn)風(fēng)，一部分排風(fēng)進(jìn)入油庫(kù)、油處理室和空壓機(jī)室；一部分排風(fēng)進(jìn)入GCB層；另一部分排風(fēng)進(jìn)入水輪機(jī)層。

主廠房水輪機(jī)層從電氣夾層進(jìn)風(fēng)，一部分排風(fēng)進(jìn)入上游勵(lì)磁變及廠用變層，另一部分排風(fēng)則由下游側(cè)供水泵房?jī)?nèi)5臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)通過預(yù)埋風(fēng)管排至室外。

主廠房蝶閥層從水輪機(jī)層進(jìn)風(fēng)，排風(fēng)則由3臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)通過預(yù)埋風(fēng)管排至電纜廊道，最終由風(fēng)機(jī)室的離心風(fēng)機(jī)排到室外。

油庫(kù)、油處理室和空壓機(jī)室從電氣夾層進(jìn)風(fēng)，排風(fēng)則由3臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)通過預(yù)埋風(fēng)管排至室外[5]。

配電裝置室從室外進(jìn)風(fēng)，排風(fēng)則由2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)排至室外。

上游GIS層從室外進(jìn)風(fēng)[6]，屋頂設(shè)置2臺(tái)斜流風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)管連接至側(cè)墻底部，平時(shí)排風(fēng)，側(cè)墻上部設(shè)置2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，事故通風(fēng)時(shí)開啟。

3.2 空調(diào)及采暖系統(tǒng)

中控室及通信室因是運(yùn)行人員和自動(dòng)化元件較為集中的地方，為保證運(yùn)行人員的舒適環(huán)境和自動(dòng)化元件的正常運(yùn)行，采用家用分體空調(diào)機(jī)進(jìn)行局部空調(diào)。

主廠房發(fā)電機(jī)層冬季采用自然進(jìn)風(fēng)，機(jī)械排風(fēng)方式。冬季發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層需設(shè)置采暖系統(tǒng)。

卡基娃電站所處位置冬季寒冷，發(fā)電機(jī)層及水輪機(jī)層空間較大，均設(shè)置暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行采暖；蝶閥層空間較小，設(shè)置中溫電輻射板進(jìn)行采暖。

3.3 氣流組織分析

主廠房采用全面通風(fēng)的方案，滿足電站所有設(shè)備安全運(yùn)行的條件，副廠房采用局部空調(diào)系統(tǒng)，保證了工作人員的舒適性[7]。新鮮空氣進(jìn)入主廠房后的流程如下圖1所示。

圖1 廠內(nèi)空氣主流程圖

該方案利用室外新鮮空氣為發(fā)電機(jī)層、電氣夾層、水輪機(jī)層及蝶閥層解決新風(fēng)及降溫問題，室內(nèi)空氣由設(shè)計(jì)溫度要求高的區(qū)域流向設(shè)計(jì)溫度要求低的區(qū)域，氣流組織合理。

3.4 排風(fēng)口與主變位置靠近的處理

根據(jù)DL/T5352—2006《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》[8]9.1.2條規(guī)定，在變壓器外廓投影范圍外側(cè)處3000mm內(nèi)的主控制樓面向油浸變壓器的外墻不應(yīng)開設(shè)門、窗和通風(fēng)孔。卡基娃電站雖為地面廠房，但地面以下的水輪機(jī)層、蝸殼層及副廠房排風(fēng)不可避免會(huì)有預(yù)埋風(fēng)管伸出地面并需設(shè)置通風(fēng)孔，由于主變靠近主廠房，因此在布置預(yù)埋風(fēng)管時(shí)合理考慮了地面出口的位置，使其在主變外廓投影范圍3000mm外，并且出風(fēng)口不朝向主變，既滿足了排風(fēng)要求又滿足了電氣規(guī)范要求。

4 結(jié)論

卡基娃電站采用全面通風(fēng)、局部空調(diào)的方案，充分利用了新風(fēng)的冷卻能力，滿足廠房設(shè)備安全運(yùn)行的環(huán)境要求，并保證廠內(nèi)人員的舒適性，采用自然進(jìn)風(fēng)，機(jī)械排風(fēng)的系統(tǒng)，氣流組織更為合理，降低風(fēng)系統(tǒng)空間要求。此電站冬季寒冷，在發(fā)電機(jī)層及水輪機(jī)層設(shè)置暖風(fēng)機(jī)，蝶閥層設(shè)置中溫輻射板，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。地面廠房在設(shè)計(jì)前期應(yīng)與相關(guān)專業(yè)充分配合，保證預(yù)埋風(fēng)管出風(fēng)口位置滿足各專業(yè)規(guī)范。

[1] 中國(guó)氣象局氣象信息中心資料室,清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系.中國(guó)建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005.

[2] NB/T 35040—2014,水力發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)電力出版社,2014.

[3] 肖益民,林婷瑩,徐蒯東.地下水電站主廠房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量的確定[J].暖通空調(diào),2014,44(12):27-31.

[4] 劉巍.軸流式風(fēng)機(jī)兩種送風(fēng)形式的對(duì)比[J].制冷與空調(diào),2016,16(1):48-51.

[5] 張金岳,馬站,盧昌琴,等.英布魯水電站通風(fēng)空調(diào)和消防設(shè)計(jì)[J].水利水電工程設(shè)計(jì),2012,31(3):26-28.

[6] 陳曉清,任明,彭華東,等.GIS設(shè)備中SF6氣體分解影響因素分析[J].電網(wǎng)與清潔能源,2010,26(7):34-38.

[7] 徐文華.室內(nèi)空氣品質(zhì)與通風(fēng)[J].制冷與空調(diào),2015, 15(10):72-83.

[8] DL-T 5352—2006,高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)電力出版社,2006.

Analysis on Ventilation and Fire Protection Design of Kakiwa Hydropower Station

Lan Xi Wang Qiao

(Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu, 610000)

Presents the object of Kakiwa hydropower station and its ventilation and air conditioning system design. The weather parameters of Kakiwa were modified when calculating parameters of outdoor air. The general ventilation (uncooled and dehumidified treatment) and the combination of local air conditioning and heating in winter are selected to meet the requirements of cooling, ventilation and heating in the plant.

Kakiwa Hydropower Station; ventilation and air conditioning; heating

1671-6612（2019）01-030-3

TV731.1(3)

B

2018-05-28

蘭 茜（1987.9-），女，碩士研究生，工程師，E-mail：nancyascy@163.com