東莊水電站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙 川

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001）

0 引言

隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步，人類對(duì)水電能源的依賴越來(lái)越嚴(yán)重，水電站建設(shè)在全世界國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位日漸凸顯。世界各國(guó)水電站工程建設(shè)活動(dòng)蓬勃發(fā)展，我國(guó)的水電站建設(shè)工程活動(dòng)也在如火如荼地進(jìn)行著。但由于水電站多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，因此具有環(huán)境惡劣、廠房結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置不集中、所涉及的電氣設(shè)備眾多且受外界干擾較大，無(wú)論是預(yù)防還是應(yīng)對(duì)突發(fā)火災(zāi)的能力均較弱。由此引發(fā)的對(duì)于水利工程消防系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的需求變的十分強(qiáng)烈，而保證消防系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性是水利工程消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的關(guān)鍵問題[1]。

水電站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案要求遵循國(guó)家基本建設(shè)方針，消防設(shè)施的投入情況，統(tǒng)籌規(guī)劃水利工程消防設(shè)計(jì)與樞紐總體布置，滿足水利工程防火、監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制、滅火、排煙及救生等方面的功能需求，同時(shí)還需確保重點(diǎn)兼顧一般，便于管理和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則。

本文依據(jù)我國(guó)關(guān)于《水利工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50987-2014）、《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50116-2014）等相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以預(yù)防為主、防消結(jié)合為指導(dǎo)方針，充分考慮東莊水利工程地理位置和工程開發(fā)任務(wù)，提出該水電站的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1 工程概況

東莊水利工程地處陜西省淳化縣、禮泉縣涇河下游峽谷末端，該水利工程以實(shí)現(xiàn)生態(tài)改良、發(fā)電、防洪減淤和供水等功能為主要目的。水庫(kù)總庫(kù)容32.76 億m3。其水電站裝機(jī)容量11 萬(wàn)kW，保證出力1.23 萬(wàn)kW～1.55 萬(wàn)kW，多年平均發(fā)電量2.42 億kW·h～2.49 億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)2204 h～2262 h，發(fā)電引水流量67.4 m3/s[2]。

2 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 整體方案設(shè)計(jì)

該水電站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置范圍包括各生產(chǎn)建筑物、生產(chǎn)場(chǎng)所及機(jī)電設(shè)備的消防設(shè)計(jì)，其消防設(shè)計(jì)范圍主要有三大部分組成。其一為電站廠房及其附屬構(gòu)筑物；其二為包含4 臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組和2 臺(tái)主變壓器的電站機(jī)電設(shè)備中心等；其三為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制平臺(tái)。消防系統(tǒng)整體方案見圖1。

圖1 消防系統(tǒng)整體方案

2.2 電站廠房建筑物消防設(shè)計(jì)

依據(jù)《水利工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50987-2014）電站建筑物、構(gòu)筑物的消防設(shè)計(jì)需按照火災(zāi)危險(xiǎn)性類別和耐火等級(jí)劃分見表1[3]。

表1 火災(zāi)危險(xiǎn)性類別和耐火等級(jí)

廠房耐火等級(jí)均為一級(jí)，結(jié)構(gòu)形式主要為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板柱結(jié)構(gòu)，所有樓板及防火墻上的孔洞待設(shè)備及線路安裝完畢后需用耐火材料封堵，材料燃燒性能等級(jí)和耐火等級(jí)需等同于封堵部位的要求，防火墻或防火隔墻均要砌筑至梁底部。

2.3 防火分區(qū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

水電站廠房為地下三層（含夾層），按照規(guī)范要求，廠房防火分區(qū)最大允許建筑面積不限，因此將整個(gè)電站廠房設(shè)置為一個(gè)防火分區(qū)，內(nèi)有兩個(gè)直通室外出口[4]。主變壓器室、油化驗(yàn)室、油處理室、油罐室采用耐火極限不低于3.00 h 的防火隔墻和不低于1.50 h 的樓板與其他部位隔開，門采用甲級(jí)防火門，主變壓器室防火卷簾采用耐火極限為3.00 h 的特級(jí)防火卷簾；電纜夾層采用耐火極限不低于3.00 h 的防火隔墻和不低于1.00 h的樓板與其他部位隔開，門使用甲級(jí)防火門。

開關(guān)樓建筑物為局部三層，將其設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的防火分區(qū)，并有其各自直通室外出口。

電纜兼交通及通風(fēng)豎井和地下電站廠房為一個(gè)防火分區(qū)。消防電梯前室或合用前室與之廠房或疏散廊道之間增設(shè)防火隔間。當(dāng)合用前室大于12 m2時(shí)設(shè)置1.5 m 乙級(jí)防火門。防火隔間面積大于6 m2時(shí)，設(shè)置1.5 m 甲級(jí)防火門。

2.4 機(jī)電設(shè)備消防設(shè)計(jì)

水電站機(jī)電設(shè)備消防設(shè)計(jì)主要是水輪發(fā)電機(jī)組消防設(shè)計(jì)方案、主變壓器消防設(shè)計(jì)方案及油罐室和配電裝置的消防設(shè)計(jì)。

（1）近年來(lái)我國(guó)發(fā)電機(jī)消防措施一般有兩種。其一改進(jìn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)提高絕緣等級(jí)；其二采用合理的滅火方式。根據(jù)本工程具體需要，水輪發(fā)電機(jī)組消防設(shè)計(jì)方案采用雙管齊下方式。采用4 臺(tái)F 級(jí)絕緣發(fā)電機(jī)，單機(jī)容量分別是20 MW 和35 MW，并同時(shí)在發(fā)電機(jī)定子端部上、下兩層布置滅火環(huán)管，采用水噴霧滅火方式。另外還設(shè)計(jì)了消防水池，保證最大一臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)水噴霧滅火水量10 L/s，滅火時(shí)間10 min，消防水壓0.35 MPa～0.5 MPa。

（2）主變壓器消防設(shè)計(jì)只要采用水噴霧滅火系統(tǒng)同消防栓及移動(dòng)滅火器同時(shí)配置的方式，以保證主變壓器的滅火需求。為了防止變壓器著火造成油火蔓延危及到電站，每臺(tái)變壓器底部基礎(chǔ)還設(shè)計(jì)了貯油坑。

（3）油罐室、油處理間及其他配置也設(shè)計(jì)自動(dòng)水噴霧式滅火系統(tǒng)和移動(dòng)式泡沫滅火設(shè)備滅火相結(jié)合的方式。

2.5 消防給水設(shè)計(jì)

水電站消防給水系統(tǒng)采用高壓制，在廠房西北側(cè)至水墊塘交通洞內(nèi)設(shè)置500 m3的消防水池，池底高程640 m，消防水池補(bǔ)水接自蝸殼層球閥前壓力鋼管取水，壓力鋼管出水需先經(jīng)過(guò)砂濾器過(guò)濾，再供給消防水池。消防水池出水管設(shè)計(jì)在池底50 cm 處，以免汛期影響水質(zhì)，保證出水水質(zhì)滿足消防栓及水噴霧系統(tǒng)使用要求。電站廠房各部位消防水壓見表2。

表2 電站廠房各部位消防水壓表

2.6 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制

依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合東莊水利工程總體布置的特點(diǎn)，消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中增設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

東莊水電站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)由地上和地下兩部分構(gòu)成，采用以集中報(bào)警控制為中心的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)[5]。該工程設(shè)計(jì)有兩個(gè)消防控制室，一個(gè)在地上廠房?jī)?nèi)，一個(gè)在地下廠房?jī)?nèi)。兩個(gè)廠房通過(guò)110 kV GIL 管道連接，地上為主消防控制室，有人值守，地下為消防控制室，無(wú)人值守。地上廠房包括三層，一層布置的有低壓配電室、變壓器室、10 kV 配電室、蓄電池室、直流室，二層全是辦公室和會(huì)議室，三層有通訊室、二次室、控制室（兼消防控制室），地上的這個(gè)三層控制樓旁邊緊貼的就是110 kV GIS 室，下面布置的是GIL管道夾層，這兩個(gè)單體共同組成了地上廠房部分。

消防控制中心位于地面中控樓中央控制室，地下廠房設(shè)兩個(gè)分控主機(jī)與控制中心進(jìn)行通信。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用RS485 方式與電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之間進(jìn)行通信。地面中控室內(nèi)設(shè)有火災(zāi)監(jiān)視單元，所有火警信號(hào)都在火災(zāi)監(jiān)視單元上顯示[6]。本系統(tǒng)構(gòu)成包括火災(zāi)探測(cè)單元、火災(zāi)報(bào)警控制單元、火災(zāi)監(jiān)控單元、聲光報(bào)警單元等設(shè)備，具體見圖2。

圖2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成

3 結(jié)論

本文根據(jù)東莊水電站的實(shí)際工程情況，設(shè)計(jì)了消防系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括建筑物消防設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)備消防設(shè)計(jì)、消防給水設(shè)計(jì)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)等。以預(yù)防為主、防消結(jié)合為指導(dǎo)方針，充分考慮東莊水利工程地理位置和工程開發(fā)任務(wù)，可用于工程設(shè)計(jì)及施工人員參考。