阳江抽水蓄能电站厂房室内消火栓给水系统设计

林颖康

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 510635)

1 工程概况

阳江抽水蓄能电站位于广东省阳春市与电白县交界处的八甲山区，地理位置处于广州—湛江粤西片的中部，直线距广州市230 km，距阳江市60 km。站址属漠阳江流域、八甲河河源段。电站属高水头大容量纯抽水蓄能电站，服务于广东省电网。阳江抽水蓄能电站总装机规模为2 400 MW，分近、远两期建设，近期装机规模为1 200 MW，远期装机规模为1 200 MW，上、下水库在近期一次建成。近期工程共安装3台单机容量为400 MW的立轴单级可逆混流式水泵水轮机-发电电动机组，额定水头为653 m。电站为引水式地下厂房，由上库进/出水口通过1条引水隧洞引至厂房前分岔为3条压力钢支管，分别接至3台水泵水轮机，然后通过各机组的尾水管，再汇合成一条尾水隧洞至下库进/出水口。地下厂房部分与室外出入口地坪高差为119.3 m，设计耐火等级为一级，执行《水电工程设计防火规范》(GB 50872—2014)及《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014) 2018年版有关抽水蓄能电站及工业厂房的相关规定。

2 厂房室内消火栓系统设计探讨

阳江抽水蓄能电站位于水源保护区内，厂房交通洞入口与镇区之间，有山沟相隔，附近无市政自来水管网接入，厂房交通洞洞口与电站发电机层落差约120 m。电站厂房内需要设置室内消火栓系统的部位有主厂房、副厂房、主变洞、交通洞[1]。传统室内消防供水管道设计方式是在厂房设置两路水源，主水源由消防水池供给，备用水源由机组高压供水管经减压后供给[2]。

常高压消火栓给水系统可在消防水池分别引出两路消防供水管，分别接入至室内消火栓系统环网上，当一路供水管发生故障时，另外一路水管仍满足消防给水设计流量[3]。阳江抽水蓄能电站DN350消防环管取水口设置在尾闸前端，上水库看作消防水池，取水口分别在不同机组的闸门前设置，设置2个取水口，供全厂消防用水，满足厂房一次灭火消防水系统所需要的水量及水压要求。减少了厂房内消防水池及消防泵组的设置，节约了空间也减少了后期运维成本。

2.1 广东另外两例抽水蓄能电站消火栓系统设计方案

2010年前后设计的清远抽水蓄能电站室内消火栓系统，厂房内室内消火栓立管直接在管道廊道层的技术供水管道取水[4](见图1)，现在分析这种管网布置方式，缺少消火栓系统给水环网，利用技术供水管作为消防环管，但该环管不仅仅承担室内消火栓供水的功能，还承担机组水喷雾系统及机组技术供水的功能，一旦技术供水管发生故障需要检修，需要关闭多个系统。且这种管道设计方式，1根立管同时供2个以上室内消火栓用水，当其中1个消火栓发生故障需要检修立管的时候，必须关闭整条立管，不满足现行规范要求[5]。

图1 清远抽水蓄能电站给排水系统示意

2014年前后设计的深圳抽水蓄能电站室内消火栓系统，在清远抽水蓄能电站设计经验的基础上进行优化改进，在主厂房水轮机层设置独立的室内消火栓给水系统环网(见图2)，在管道廊道层从水机提供的消防给水环网两端取水后，在主厂房水轮机层形成环状消防给水管网，使整个室内消火栓系统独立成环网布置，但由于水轮机层线路管道较多，无法实现明管敷设。消防环管采用预埋在水下墙内的方式敷设，室内消火栓系统的立管设有检修阀门，环管也设有检修阀门位置，为了使检修阀门能操作及维修，阀门采用明装方式。但消防环管检修阀门的设置位置较高，后期运维时不容易操作，且明装的检修闸阀总体上不美观和谐。主变洞室内消火栓系统环管，供水管依靠主厂房消火栓供水管及交通洞市政给水管网分别供给，从而形成两路水源供水，线路比较复杂，水压不平衡，预埋管多，不利于日后检修替换。

图2 深圳抽水蓄能电站消火栓系统示意

2.2 阳江抽水蓄能电站消火栓系统设计方案

根据阳江抽水蓄能电站供水水源的水压条件以及厂房功能分区，设计考虑分3个区域独立设置消防给水环网，满足地下厂房室内消火栓系统的水量及水压要求。首先母线洞主要放置电气元件，不宜采用水灭火，故设计考虑主、副厂房设置独立的室内消火栓给水系统，主变洞设置独立的室内消火栓给水系统，在母线夹层另外设置2个取水口，独立形成环状供水管网。交通洞落差较大，高差有120 m，厂房技术供水管无法满足交通洞最不利点室内消火栓的水压。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》[3]第7.4.12条，室内消火栓系统管网压力，最佳保持在0.35～0.5 MPa之间，为了保证交通洞最不利的1个室内消火栓头动压有0.25 MPa，设计考虑交通洞单独设置室内消火栓给水系统。

主副厂房、主变洞，取水水源为DN350消防环网，这根环管贯穿主厂房的管道廊道层、蜗壳层、母线洞和主变洞，并且在以上各处一共预留了7处接口。DN350消防环管内的主水源来自尾水隧洞，通过2#和3#机尾闸外侧的取水管取水。备用水源取自DN600检修渗漏排水总管，DN600总管联通下库，在需要备用水源时，打开下库闸门井内的取水阀即可。正常蓄水位到死水位的库容为2 223.1万m3，主、备用水源都属于自流供水，属于常高压给水系统，供水流量和供水压力均能够满足厂房(除交通洞)室内消火栓的水量及水压要求。

设计考虑阳江抽水蓄能电站主、副厂房室内消火栓给水环网(见图3)设置在主厂房管道廊道层，采用明管敷设的方式。分别在管道廊道层的两端，从DN350消防给水环网接出，接口管径为DN150，静压范围为1.07～1.36 MPa，流量范围为859～954 m3/h，消火栓给水系统在接口后端设置可调式减压阀组，阀后静压范围为0.70～0.98 MPa。在管道廊道层形成室内消火栓给水系统地环后(见图4)，在副厂房通风设备层部及主厂房发电机层连接给水立管，形成主、副厂房室内消火栓给水系统天环(见图5)。栓口动压大于0.5 MPa的室内消火栓，设置减压稳压型消火栓栓头[6]。

图3 阳江抽水蓄能电站管道廊道层消防环网布置示意

图4 阳江抽水蓄能电站主厂房消火给水系统示意

图5 阳江抽水蓄能电站副厂房消火给水系统示意

主变洞室内消火栓给水系统，消防环网设置在主变母线夹层及主变廊道，取水口从主变母线夹层接出，接口管径为DN150，静压范围为0.89～1.18 MPa，流量范围为763～890 m3/h，消火栓给水系统在接口后设置减压阀组，减压阀后静压范围为0.49.0～0.78 MPa。主变洞消火栓给水系统，在主变洞的运输廊道成环状布置，以减少管网渗漏水对电气元件的影响，主变洞室内消火栓系统(见图6)。栓口动压大于0.5 MPa的室内消火栓，设置减压稳压型消火栓栓头。

图6 阳江抽水蓄能电站主变洞消火给水系统示意

根据深圳抽水蓄能电站的工程经验，在2019年消防验收时，住建局相关部门验收人员强调，目前电动汽车逐步普及，交通隧道内，电动车着火的情况时有发生，因此交通隧道内配置室内消火栓系统及灭火器，对于初期火灾扑救极为重要[7]。而根据《水电工程设计防火规范》(GB 50872—2014)[8]第11.3.7的条文解释，水电规范只要求交通洞入口40 m范围内设置室外消火栓系统并配置灭火器，而交通洞隧道长度往往超过1 km，且是厂房唯一对外过车的交通通道，本规范条文解释认为进厂交通洞内可燃物少，火灾危险性小，故仅规定在交通洞两侧设置灭火器。但根据深圳抽水蓄能电站的消防验收经验及消防施工图设计审查情况的反馈，厂房交通洞都要求完善室内消火栓给水系统设计。

但考虑到交通洞在永久运行期，车流量较小，而按照《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)2018年版[9]第12章相关条文设置消防设施，会导致隧道等级较高[10]，室内消火栓系统的设计流量及火灾延续时间都比较大，从而导致消防水池容积偏大，甚至超过500 m3有效容积，需要设置两座消防水池。而根据已建抽水蓄能电站交通洞的的日交通量数据，厂房正常值班人员约20人，偶尔有检修车辆通行，车流量不超过3 000台/d，且考虑抽水蓄能电站的交通洞通常为单洞隧道，参考《公路隧道设计规范 第二册 交通工程》[11]第3.0.2条、3.0.3条和10.2.6条，抽水蓄能电站的交通洞隧道的室内消火栓设计流量可以按照20 L/s考虑，火灾延续时间根据隧道长度考虑取3～4 h[12]，从而判断消防水池有效容积是否满足要求。

阳江抽水蓄能电站交通洞隧道长度约为1 800 m，消火栓系统用水在上下库连接公路，设置1座有效容积为400 m3的混凝土消防水池，消防水管从260 m高程沿上下库连接路敷设至绝对高程为155 m高程的开关站，在开关站内的电缆夹层经高压电缆洞埋管敷设至-8.3 m高程厂房主变洞，并在交通洞与厂房锁口处形成消防环管，再沿交通洞两侧架设消防明管至111 m高程交通洞口，交通洞内室内消火栓流量按20 L/s考虑，火灾延续时间取3 h，1次灭火用水量为216 m3，消防水池满足交通洞室内外消火栓给水系统要求，交通洞室内消火栓系统示意见图7、图8。阳江抽水蓄能电站的交通洞为单洞隧道，室内消火栓在隧道双侧布置，消火栓箱布置在车行方向的右侧，室内消火栓设置间距不大于50 m，栓口动压按0.25 MPa考虑，交通洞两侧消防干管，单侧每6个室内消火栓，在供水干管上设置检修阀门，供水干管分别在洞口相接，形成环网，并采用栓口减压的方式，栓口动压大于0.5 MPa的室内消火栓，设置减压稳压型消火栓栓头。但由于高压电缆洞埋管，落差有156 m，预埋的消防供水管需采用加厚热镀锌钢管，管道压力试验为1.5倍的工作压力且不少于1.4 MPa。

图7 阳江抽水蓄能电站交通洞消火给水系统示意

图8 阳江抽水蓄能电站交通洞消防管剖面示意

3 结语

室内消火栓给水系统，在初期及时控制火情和后期扑灭火灾中极为重要，是建筑物消防安全的重要保障。不少水利工程项目，往往没有市政水源，因此需要设计人员根据现场环境及征地情况，多方面、综合各个因素进行考虑，既要符合现行的消防报建验收要求，又要因地制宜，合理、规范地考虑抽水蓄能电站消防给水系统。目前阳江抽水蓄能电站消防设计已通过第三方审查单位的消防设计施工图审查，取得了“阳江抽水蓄能电站施工图设计文件审查合格书”，并成功在阳江市住建局完成消防报建工作。目前，阳江抽水蓄能电站首台机组消防工程验收工作已经完成，#1号机在2021年12月10日顺利进入15 d考核试运行。