东庄水电站消防系统设计

赵 川

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001）

0 引言

随着社会和科技的进步，人类对水电能源的依赖越来越严重，水电站建设在全世界国民经济中的地位日渐凸显。世界各国水电站工程建设活动蓬勃发展，我国的水电站建设工程活动也在如火如荼地进行着。但由于水电站多位于偏远地区，因此具有环境恶劣、厂房结构复杂、布置不集中、所涉及的电气设备众多且受外界干扰较大，无论是预防还是应对突发火灾的能力均较弱。由此引发的对于水利工程消防系统进行设计开发的需求变的十分强烈，而保证消防系统的准确性与实时性是水利工程消防系统设计所面临的关键问题[1]。

水电站消防系统设计方案要求遵循国家基本建设方针，消防设施的投入情况，统筹规划水利工程消防设计与枢纽总体布置，满足水利工程防火、监测、报警、控制、灭火、排烟及救生等方面的功能需求，同时还需确保重点兼顾一般，便于管理和经济实用的原则。

本文依据我国关于《水利工程设计防火规范》（GB 50987-2014）、《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116-2014）等相关规范和标准，以预防为主、防消结合为指导方针，充分考虑东庄水利工程地理位置和工程开发任务，提出该水电站的消防系统设计方案。

1 工程概况

东庄水利工程地处陕西省淳化县、礼泉县泾河下游峡谷末端，该水利工程以实现生态改良、发电、防洪减淤和供水等功能为主要目的。水库总库容32.76 亿m3。其水电站装机容量11 万kW，保证出力1.23 万kW～1.55 万kW，多年平均发电量2.42 亿kW·h～2.49 亿kW·h，年利用小时数2204 h～2262 h，发电引水流量67.4 m3/s[2]。

2 消防系统设计

2.1 整体方案设计

该水电站消防系统设计布置范围包括各生产建筑物、生产场所及机电设备的消防设计，其消防设计范围主要有三大部分组成。其一为电站厂房及其附属构筑物；其二为包含4 台水轮发电机组和2 台主变压器的电站机电设备中心等；其三为火灾自动报警联动控制平台。消防系统整体方案见图1。

图1 消防系统整体方案

2.2 电站厂房建筑物消防设计

依据《水利工程设计防火规范》（GB 50987-2014）电站建筑物、构筑物的消防设计需按照火灾危险性类别和耐火等级划分见表1[3]。

表1 火灾危险性类别和耐火等级

厂房耐火等级均为一级，结构形式主要为现浇钢筋混凝土梁板柱结构，所有楼板及防火墙上的孔洞待设备及线路安装完毕后需用耐火材料封堵，材料燃烧性能等级和耐火等级需等同于封堵部位的要求，防火墙或防火隔墙均要砌筑至梁底部。

2.3 防火分区系统设计方案

水电站厂房为地下三层（含夹层），按照规范要求，厂房防火分区最大允许建筑面积不限，因此将整个电站厂房设置为一个防火分区，内有两个直通室外出口[4]。主变压器室、油化验室、油处理室、油罐室采用耐火极限不低于3.00 h 的防火隔墙和不低于1.50 h 的楼板与其他部位隔开，门采用甲级防火门，主变压器室防火卷帘采用耐火极限为3.00 h 的特级防火卷帘；电缆夹层采用耐火极限不低于3.00 h 的防火隔墙和不低于1.00 h的楼板与其他部位隔开，门使用甲级防火门。

开关楼建筑物为局部三层，将其设置两个独立的防火分区，并有其各自直通室外出口。

电缆兼交通及通风竖井和地下电站厂房为一个防火分区。消防电梯前室或合用前室与之厂房或疏散廊道之间增设防火隔间。当合用前室大于12 m2时设置1.5 m 乙级防火门。防火隔间面积大于6 m2时，设置1.5 m 甲级防火门。

2.4 机电设备消防设计

水电站机电设备消防设计主要是水轮发电机组消防设计方案、主变压器消防设计方案及油罐室和配电装置的消防设计。

（1）近年来我国发电机消防措施一般有两种。其一改进发电机内部结构提高绝缘等级；其二采用合理的灭火方式。根据本工程具体需要，水轮发电机组消防设计方案采用双管齐下方式。采用4 台F 级绝缘发电机，单机容量分别是20 MW 和35 MW，并同时在发电机定子端部上、下两层布置灭火环管，采用水喷雾灭火方式。另外还设计了消防水池，保证最大一台水轮发电机水喷雾灭火水量10 L/s，灭火时间10 min，消防水压0.35 MPa～0.5 MPa。

（2）主变压器消防设计只要采用水喷雾灭火系统同消防栓及移动灭火器同时配置的方式，以保证主变压器的灭火需求。为了防止变压器着火造成油火蔓延危及到电站，每台变压器底部基础还设计了贮油坑。

（3）油罐室、油处理间及其他配置也设计自动水喷雾式灭火系统和移动式泡沫灭火设备灭火相结合的方式。

2.5 消防给水设计

水电站消防给水系统采用高压制，在厂房西北侧至水垫塘交通洞内设置500 m3的消防水池，池底高程640 m，消防水池补水接自蜗壳层球阀前压力钢管取水，压力钢管出水需先经过砂滤器过滤，再供给消防水池。消防水池出水管设计在池底50 cm 处，以免汛期影响水质，保证出水水质满足消防栓及水喷雾系统使用要求。电站厂房各部位消防水压见表2。

表2 电站厂房各部位消防水压表

2.6 火灾自动报警及联动控制

依据相关规范要求，结合东庄水利工程总体布置的特点，消防系统设计方案中增设火灾自动报警系统。

东庄水电站火灾自动报警系统由地上和地下两部分构成，采用以集中报警控制为中心的方式进行设计[5]。该工程设计有两个消防控制室，一个在地上厂房内，一个在地下厂房内。两个厂房通过110 kV GIL 管道连接，地上为主消防控制室，有人值守，地下为消防控制室，无人值守。地上厂房包括三层，一层布置的有低压配电室、变压器室、10 kV 配电室、蓄电池室、直流室，二层全是办公室和会议室，三层有通讯室、二次室、控制室（兼消防控制室），地上的这个三层控制楼旁边紧贴的就是110 kV GIS 室，下面布置的是GIL管道夹层，这两个单体共同组成了地上厂房部分。

消防控制中心位于地面中控楼中央控制室，地下厂房设两个分控主机与控制中心进行通信。火灾自动报警系统采用RS485 方式与电站计算机监控系统之间进行通信。地面中控室内设有火灾监视单元，所有火警信号都在火灾监视单元上显示[6]。本系统构成包括火灾探测单元、火灾报警控制单元、火灾监控单元、声光报警单元等设备，具体见图2。

图2 火灾自动报警系统构成

3 结论

本文根据东庄水电站的实际工程情况，设计了消防系统方案，设计内容包括建筑物消防设计、机电设备消防设计、消防给水设计和火灾自动报警设计等。以预防为主、防消结合为指导方针，充分考虑东庄水利工程地理位置和工程开发任务，可用于工程设计及施工人员参考。