某大型水电站消防水系统设计

某大型水电站消防水系统设计

张嵩,吴文领,李斌,王伟,葛乐壮,吴诗银

雅砻江流域水电开发有限公司

四川 成都 610051

摘要：消防水系统作为消防系统的一个重要子系统，在初期火灾的扑灭及设备保护中起到关键作用。某大型水电站消防水系统由主厂房消防给水系统、消防水喷雾系统、消火栓系统、细水雾喷淋系统等组成。结合相关消防规定以及水电站消防系统的实际运行经验，对水电站消防水系统进行总结，文章就某大型水电站消防水系统的设计原理、系统结构、动作逻辑、控制方式进行了详细的阐述。

关键词：水电站；火灾；水系统

0  前言

某水电站利用上下游天然落差，通过截弯取直、开挖引水隧洞，获得利于发电的高水头310m，共安装有8台立轴混流式水轮发电机组，总装机容量480万kW。近年来大型火灾事故屡有发生，对人身、设备安全造成较大威胁，水电站消防工作意义重大。水电站内消防系统由消防监控系统、消防水系统、消防广播系统、气体灭火系统、公共消防系统组成，本文对某大型水电站消防水系统进行详细介绍。

1  消防水系统设计

该大型水电站消防水系统水源取自下游发电尾水，该尾水与下游电站水库回水相衔接，水源可靠。消防总水源取自全厂公用供水总管，该总管的取水口设在#1机、#2机及#8机的尾水事故闸门后，最低尾水位以下，分2路取水并形成环路，采用恒压供水方式，经供水装置加压后供给消防用户。

主厂房消防水系统给水装置布置在主厂房1楼消防水泵房，由消防水泵、稳压管、稳压泵、控制盘柜等组成[1]。主要供机组喷淋系统用水以及全厂消火栓用水，同时供给主变、电抗器、透平油消防雨淋阀正常关闭工况下的控制用水。主变洞消防喷淋系统水源取自主变洞消防水池，由主变洞消防补水泵从生活供水总管泵入消防水池。细水雾灭火系统水源取自端副生活水系统。

1.1消火栓系统

全厂的消火栓系统主要由主厂房消火栓及主变洞消火栓构成。

主厂房消火栓系统结构为框架式环网结构。由主厂房1楼消防供水泵房的消防供水总管中引出的两路消防水管，分别沿蜗壳上层#1～#8机上下游墙，形成九组竖管，直接通至主厂房发电机层，在发电机层上下游墙内，再设两根横管贯穿整个发电机层，该横管在#8机中间层形成环管。发电机层两根横管共引出16根竖管至每台机组之间，供消防栓供水。

主变洞消火栓系统均匀设置在各层下游墙处，分别沿电抗器室～#2 10kV配电室对侧下游墙，形成17路竖管供各层消火栓用水，其水源由主厂房消防水系统提供，分别在安装间至主变洞廊道以及主厂房中间层至主变洞消防廊道处与主厂房消火栓系统相连接。电抗器拱顶处设置有一消防水箱，主要用于保证主变洞消火栓系统压力。

1.2消防水喷雾系统

消防水喷雾系统由发电机水喷雾系统、主变水喷雾、电抗器水喷雾、透平油罐室水喷雾系统组成。

发电机水喷雾系统由3台主厂房消防泵、喷淋控制箱、消防雨淋阀、机组消防吸气式感烟火灾探测器、发电机中间层相应机组段上游墙手报按钮、下游墙手报按钮等组成。发电机水喷雾系统水源取自消火栓系统，当有火灾报警时，启动两台主厂房消防水泵进行供水。在发电机机坑内，设有机组消防吸气式感烟火灾探测器，一旦探测器动作，即可自动或人工启动发电机水喷雾灭火系统的雨淋阀组，对发电机实施水喷雾灭火。

主变水喷雾、电抗器水喷雾、透平油罐室水喷雾系统由2台主变洞消防泵、1台主变洞消防水池补水泵、喷淋控制箱、消防雨淋阀、感温电缆、火焰探测器等组成。主变水喷雾、电抗器水喷雾、透平油罐室水喷雾系统水源取自主变洞消防水池。公用供水总管经主变洞消防水池补水泵加压至主变洞消防水池，由两台主变洞消防水泵加压至水喷雾消防环管供主变水喷雾、电抗器水喷雾、透平油罐室水喷雾。在主变和电抗器室内，设有由相关设备制造厂家成套提供感温型和火焰型火灾探测器，一旦探测器动作，即可自动或人工启动主变洞内的消防水泵和主变和电抗器水喷雾灭火系统，对主变或电抗器实施水喷雾灭火。

1.3细水雾灭火系统

细水雾灭火系统由主变洞细水雾分区集中报警控制屏、主变洞细水雾分区集中灭火启动屏、主变洞细水雾消防泵控制屏、主变洞细水雾保护分区控制屏、2台高压柱塞泵、1台稳压泵、管路、喷头、分区手报按钮、声光报警等组成。细水雾灭火系统保护主变洞消防廊道和主变洞中间层电缆廊道的11个区域，每个保护分区设1个手动选择阀，一个电动选择阀。细水雾灭火系统的供水设备设在1327.30m高程右端水泵房内，泵组配1台主泵、1台备用泵，细水雾灭火系统水源取自细水雾消防水箱，细水雾消防水箱来自端副厂房生活用水。

2  消防水系统控制方式与动作逻辑

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2.1消火栓系统

消火栓系统作为被动灭火手段，在火灾发生后，由消防操作人员现场确认火灾并连接好消防水带、消防水枪、消火栓后启动消防泵进行灭火。消火栓系统控制方式分为自动控制、手动控制两种方式[2]。

自动控制方式：当主厂房消防水泵控制柜上消防水泵控制方式在“自动”时，消防水泵接受中控室消防联动控制柜、主厂房消防联动控制柜发出的启泵指令、消火栓箱内手报按钮的启泵指令。

手动控制方式：当主厂房消防水泵控制柜上消防水泵控制方式在“自动”时，开启消火栓出口阀并按下消火栓箱内启动消防水泵的按钮（消火栓系统压力过低时，延时10秒也会启动消防泵）；或当主厂房消防水泵控制柜上消防水泵控制方式在“手动”时，开启消火栓出口阀并手动启动消防泵。

2.2消防水喷雾系统

水喷雾系统作为主动灭火方式，在火灾发生后无需人员进入火灾现场，消防控制主机即可主动进行消防水的喷淋，水喷雾系统控制方式分为自动控制、手动控制、机械应急操作三种方式[3]。

2.2.1发电机水喷雾系统

自动控制方式：发电机空气采样装置动作与其对应的主厂房中间层机组段手动报警按钮同时动作且发电机保护A套、发电机保护B套动作、发电机出口开关分闸则联动雨淋阀。主厂房消防泵检测到发电机空气采样装置动作、该机组手报按钮动作和发电机消防雨淋阀压力降低则启动主厂房消防泵。

手动控制方式：当主厂房消防水泵控制柜上消防水泵控制方式在“自动”时，打开机组雨淋阀出水阀，将中控室消防联动控制柜或主厂房消防联动控制柜上启动雨淋阀拨码拨到上方，雨淋阀电磁阀得电自动开启雨淋阀进行发电机灭火，发电机消防雨淋阀检测到水流信号启动主厂房消防泵。

机械应急操作：当主厂房消防水泵控制柜上消防水泵控制方式在“手动”时，打开机组雨淋阀出水阀，开启雨淋阀紧急手动阀，检查发电机雨淋阀已开启，手动启动两台主厂房消防水泵灭火。

2.2.2主变、电抗器、透平油库水喷雾系统

自动控制方式：对于主变水喷雾、电抗器水喷雾，任意两个火焰探测器动作且任意一个感温电缆动作，启动相应的雨淋阀、声光报警和延时启动主变消防泵。对于透平油库水喷雾，任意两个火焰探测器动作且任意一个感温或感烟探测器动作，联动相应的雨淋阀、声光报警和延时启动主变消防泵。

手动控制方式：当主变洞消防水泵控制柜上主变洞消防泵电源在合闸位置时，将中控室消防联动控制柜或主变洞消防联动控制柜上启动雨淋阀拨码拨到上方，雨淋阀电磁阀得电自动开启雨淋阀进行灭火，主变洞消防雨淋阀检测到水流信号启动主变洞消防泵。

机械应急操作：当主变洞消防水泵控制柜上主变洞消防泵电源在合闸位置时，开启主变雨淋阀紧急手动阀、电抗器雨淋阀紧急手动阀、透平油罐室雨淋阀紧急手动阀，消防雨淋阀检测到水流信号启动消防水泵，自动启动主变洞消防水泵。

2.3细水雾灭火系统

细水雾系统控制器接收到消防监控系统发出的某区域两个独立启动细水雾灭火系统信号后，延时30S自动发出控制信号，打开相应着火区域阀组，启动高压柱塞泵进行灭火。当系统失灵时，可以进行机械应急操作，人为操作选择阀组电磁阀的开启手柄来启动系统。

细水雾灭火系统控制方式分为自动控制、手动控制、机械应急操作三种方式。

自动控制方式：细水雾分区温感或烟感任意两点动作，联动对应的细水雾喷水与防火阀。

手动控制方式：当主变洞细水雾消防泵控制屏上细水雾柱塞泵控制方式在“自动”时，将中控室或主变洞消防联动控制柜上启动细水雾拨码拨到上方开启细水雾电磁阀进行灭火。

机械应急操作：当主变洞细水雾消防泵控制屏上细水雾柱塞泵控制方式在“自动”时，手动开启主变洞细水雾保护分区控制屏内主变细水雾分区进水电动阀，按下“启动按钮”；或当主变洞细水雾分区集中报警控制屏在“自动”时，按下细水雾分区手报按钮，启动细水雾声光报警并开启分区电动阀，手动按下主变洞细水雾保护分区控制屏内“启泵按钮”启动消防柱塞泵。

3  结语

随着电气设备绝缘技术的快速进步，电力设备可靠性越来越高，但电气设备火灾仍是大型水电站较为严重的安全事故。水电站地下式厂房洞室布置复杂，空间有限逃生通道相对单一，火灾事故蔓延快；水电站大量电气设备存在电弧放电、设备过负荷烧损、电缆过热燃烧、油库着火、油浸式变压器爆炸燃烧等火灾风险；因此完善的消防配置、合理的消防动作逻辑、灵活的控制方式对水电站消防安全起着重要作用。随着消防自动化水平的提高，应结合水电站实际情况研究更高效可靠的消防设施，不断提高水电站消防安全。

参考文献：

[1]GB 50974-2014  消防给水及消火栓系统技术规范[S].

[2]GB 50184-2017　自动喷水灭火系统设计规范[S]．

[3]GB 50219-2014  水喷雾灭火系统设计规范[S].

作者简介：张嵩（1993-），2017 年毕业于华为水利水电大学电气工程及其自动化专业，学士，主要从事水电站运行工作，助理工程师。