三峡（华中）-广东±500kV直流输电工程荆州换流站消防设计

2014-03-25刘波监利县公安消防大队湖北监利433300

长江大学学报(自科版) 2014年4期

刘波（监利县公安消防大队，湖北监利 433300）

三峡（华中）-广东±500kV直流输电工程是国家西电东送工程中通道的重点工程之一，荆州换流站是三广直流输电工程中的首端换流站，是一座大型的交、直流枢纽变电站。换流站占地面积为261亩，建筑面积为10202m2。额定直流输送功率为双极3000MW，额定直流电压±500kV，直流电流3000A。根据国家《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229—96）［1］，消防系统的设置以加强自身防范为主，在具体措施上贯彻 “预防为主，防消结合”的方针，采取适当防火措施，防止和减少火灾造成的损失。该换流站工程消防设计遵循这一原则，考虑相应的防火措施及必要的灭火设施，以保证人身和设备安全，确保换流站的安全运行。现将其消防设计简单介绍如下。

1 建筑防火

1.1 消防布局及消防车道

换流站距离城区较远，容易发生火灾的主要部位是电气设备、电缆和油系统，引起火灾的几率大，火灾危险性大，发生火灾后损失严重，影响面广。在进行消防设计时，首先应考虑的是换流站的消防安全布局，重要的是消防车道。消防车道是消防队员能否迅速接近消防重点保护对象、有效实施火灾扑救的关键。因此，设计要以能够迅速接近所有消防重点保护对象、实施有效灭火为设计原则，在施救面上，尽量减少了灭火救援的障碍物，与被救援的建（构）筑物要留出足够的安全间距等。依据GB50229-96《火力发电厂与变电所设计防火规范》第9.1.11条［1］，在设计中将消防车道设计为环形车道，进所道路为6.0m，所区消防道路均为环形道路，主干道为5.50m宽，转弯半径为24m或12m。次要道路为3.5m宽，500kV相间道路为3m。转弯半径均为7m，路面为混凝土路面，满足消防车通行的要求。

1.2 建（构）筑物防火措施

站内各建（构）筑物根据国家统一的火灾危险性分类及耐火等级划分，采用了各种消防措施。各建（构）筑物之间按有关规程设置防火间距，对于有些建（构）筑物由于工艺布置要求，不能满足防火间距的均采用防火隔墙处理。另外在换流变之间、换流变与阀厅之间、平波电抗器与阀厅之间设置防火墙，同时设有专用排油管道和地下事故油池，供发生火灾事故时能迅速排放换流变、平波电抗器中绝缘油，防止火灾扩大。同时在控制楼、阀厅等重要建筑物内，设置安全通道和安全出入口，室内装修采用不燃性装饰材料。在降压变、高抗之间也设置防火墙及专用排油管道、地下事故油池，供火灾事故时用。

对于继电器室及控制楼的各主要电子控制设备间设置了固定式自动全淹没气体灭火系统（采用INERGEN（烟烙尽）惰性气体）。其中继电器室选用全淹没气体灭火系统，控制楼气体灭火采用带选择阀的全淹没组分分配系统，并设置一套备用的气体灭火系统。该部分的设计供货由承包商（ABB）负责，其系统根据合同要求，应满足相关气体消防规范规程（NFPA）的要求。

2 消防系统的组成

2.1 消防给水

1）消防水池该工程消防水源与生活水源相同，采用2路水源，日供水量均为800m3/d。消防水池为300m3半地下式钢筋混凝土水池，设水位计及高低水位报警，专供消防用水使用。水池能满足站区2h室内、外消防用水量，满足主变压器0.4h水喷雾用水量。

2）消防水泵采用的是独立临时高压制消防给水系统。消防泵房内共设3台消防泵，包括2台电动消防泵（1台供室内、外消火栓；1台供水喷雾消防）及1台容量为100%（室内、外消火栓加水喷雾消防总的消防水量）的柴油备用泵。同时消防泵房内还设1台消防稳压泵，以维持消防管网供水压力，并联锁、自动控制电动消防水泵。考虑到柴油泵的贮油箱的防火安全，消防泵房内设置了防火墙及自动喷淋系统。

3）消防管网消防管网分高、低压管网，分别形成环网。高压管网管径DN250，工作压力1.15MPa，供水喷雾使用。低压管网经减压阀减至0.5MPa（可调），供室外消火栓使用。在管网上设置有分段隔断阀，每段内消火栓不超过4个。

2.2 水喷雾灭火系统

水喷雾保护对象为变压器（换流及降压变）、平波电抗器。水喷雾消防供水系统采用独立的临时高压供水系统。水喷雾消防管网与消防管网间以雨淋阀组连接，雨淋阀组设置在雨淋阀室内，阀组前设过滤器。雨淋阀组控制方式可分为：自动和水动及机械应急操作。一旦发生火灾，设在各保护对象周围的探测报警装置报警，由人工确认后，切断保护对象电源后，手动打开雨淋阀，管道压力释放，消防水泵启动，水雾喷头开始喷水，在保护对象周围形成雾状包裹，达到灭火作用。雨淋阀也可与探测报警联锁，自动打开。发生事故时，也可人工就地机械应急打开雨淋阀。水喷雾消防管网都需要与站区接地网相接。

2.3 火灾探测报警及控制系统

在换流站阀厅、控制楼内配置以下类型火灾探测装置：感烟、感温探测器（常规探头或缆式）、紫外线（弧光）探测器、空气抽样探测器（VESDA）、工业电视辅助监视系统。

换流站变电设备及其操作环境都具有高磁频干扰、高温、高湿、高压、高粉尘和空间高大等特点，使烟雾的传播和扩散更加困难，在这种情况下，传统感烟探头难以实现有效探测。因此在继电器室、控制楼电子设备间等极重要场所设置了早期火灾空气抽样探测器（VESDA）。VESDA通过检测空气中粒子判断是否有早期火灾现象，为迅速发现和扑灭早期火灾提供了条件。由于空调系统设备和房间设置的影响，点型感烟探头往往在火灾已经发生时才能发出警报且无法确定具体着火部位，而VESDA智能系统能够主动抽取空气样品，对极稀薄的烟雾也能产生反应。紫外线（弧光）探测器安装于阀厅，用以探测设备短路引起的弧光。工业电视监视系统的摄像头主要安装在阀厅，摄像头可通过远方控制多角度移动摄像，从而达到对阀厅进行全方位实时监视的目的。在控制楼内设置消防集中控制报警盘，对全站进行消防的监控及报警，并显示相关的联动信号。

3 消防供电及电缆防火设计

3.1 消防供电

消防电动机的供电负荷为二级负荷，消防水泵电动机采用400V公用段供电，该段母线由2个电源供电，具有很高的供电可靠性。火灾报警控制装置供电采用工作和保安电源双路供电，且装置本身带有蓄电池作为双路交流电源的备用电源供电。事故照明系统采用交直流电源自动切换系统。

3.2 电缆防火设计

电缆防火在变电站防火中占有重要的地位。复杂的电缆系统可以说是整个换流站的神经，一旦电缆系统发生火灾，轻者可导致机电设备的损坏，重者则会导致换流站陷于瘫痪，造成极大的经济损失和政治影响。换流站中使用的电缆包括动力电缆和控制电缆等，为防止电缆着火延燃，该工程采取下列防火措施：①动力电缆和控制电缆均采用阻燃型电缆；②电缆沟与建筑物交接处设阻火墙；③所有屏、盘底部采用防火堵料封堵；④电缆敷设完后留下的孔洞用防火堵料封堵；⑤在电缆竖井及静电地板下敷设电缆处同时敷设感温探测电缆。

4 通风空调及防排烟系统设计

整个换流站的通风空调和防排烟系统防火设计主要为以下3个方面。

4.1 阀厅通风降温及排烟系统

在阀厅控制楼中，HVAC系统的通风降温系统通过空调设备对室内进行通风降温。通风降温设备与室内的火灾报警系统连锁，火灾报警时，自动关闭通风降温系统。当阀厅内的烟感器探到火灾时，将自动关闭空气处理及组合管道系统中的防烟挡板。每个阀厅有独立的排烟系统，包括烟气释放挡板和新风进口。当阀厅内的火灾扑灭后，排烟系统进行自然排烟。火灾扑灭后，排烟系统启动排除室内烟气。

阀厅通风机房的通风管道穿过防火墙处设有烟感控制的防烟挡板，风管内也装有烟感器。如果火灾发生，通风机房或风管道上的烟感器动作，防烟挡板关闭，相应的风机也关闭了。

4.2 控制楼通风空调系统

控制楼通风空调系统分为2个系统。底层、一层（主要是电气等工艺房间）为系统1，二层（主要是控制室等）为系统2。电气设备房间和蓄电池设事故排风系统。控制楼内的其他房间均设集中空调系统。风管穿楼板和防火墙处均装防火阀。空调系统与消防报警系统连锁。当消防报警系统动作时空调系统和有关挡板关闭，以保证消防系统的正常工作。当火灾扑灭后，由人工打开空调系统并使系统处于排烟工况运行。