水电站火灾自动报警系统的设计

2017-03-01李巧炎

湖南水利水电 2017年6期

李巧炎

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市 410007）

1 概述

水电站的建设由于水源落差的原因，多选择在远离城镇的山区且交通不便。电站内的电气设备众多，场所分布复杂多样。同时因“无人值班（少人值守）”的模式推广，水电站火灾报警完全靠人工预警、干预，是不现实的。因此为确保人民生命财产的安全,火灾自动报警及消防联动系统设计成为水电站设计中最重要的设计内容之一。

2 设计前的准备工作

消防火灾自动报警设计前应考虑以下三个方面：

（1）详细了解水电站的发电机装机容量；主变压器设置的位置和容量；电站的建筑物、构筑物和电站厂房结构和厂房布置图；水机、电气专业的设备布置；设备房间的尺寸。

（2）确定火灾报警系统总体规划如探测器的点数，联动控制的点数和位置，以及风机，防火阀，雨淋阀的消防联动关系。火灾自动报警系统管线的走向布置。

（3）不同的场合使用不同的探测器，不同的设备采用不同的灭火设备。如水电站常用的探测器的种类，点型光电感烟火灾探测器、点型感温烟火灾探测器、点型复合式感烟感温烟火灾探测器、线型光束感烟火灾探测器、点型紫外火焰探测器、缆式线型定温火灾探测器等。

3 火灾自动报警及联动系统设计的主要任务

水电站火灾自动报警系统的主要任务是对水电站的主、副厂房、开关站的各功能设备房间及重要机电设备场所的火情进行全天候监测，对水泵控制柜、防火排烟设备、水喷雾灭火设备和气体灭火设备的工作状态等进行24 h不间断地监视。并在火灾时及时发现失火设备和失火位置，控制防火排烟设备,灭火设备进行相应的控制，以保障运行人员人身安全和设备的安全。

4 火灾自动报警及联动系统的组成和功能

（1）火灾探测报警系统。火灾探测报警系统由火灾报警控制器、触发器件和火灾警报装置等组成，它能及时、准确地探测被保护对象的初起火灾，并做出报警响应，从而使建筑物中的人员有足够的时间在火灾尚未发展蔓延到危害生命安全的程度时疏散至安全地带，是保障人员生命安全的最基本的建筑消防系统。

（2）消防联动控制系统。消防联动控制系统是指当火灾发生后，火灾探测设备接收火灾信号，传递给主机，主机按设定的控制逻辑可自动或手动向各相关的受控设备发出联动控制信号，受控设备向主机反馈状态信号。

在火灾自动报警系统中，火灾报警控制器和消防联动控制器是核心组件，是系统中火灾报警与警报的监控管理枢纽和人机交互平台。

5 水电站火灾自动报警及联动系统的设计

为了及时发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保障人员和设备安全，根据“预防为主，防消结合”的方针，水电厂设置全站火灾自动报警及联动系统。火灾自动报警系统的设计按照《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116-2013）和《水力发电厂火灾自动报警系统设计规范》（DL/T 5412-2009）等进行。

根据水电站的特点，水电站的消防控制中心设置在中控室。在中控室内装设火灾自动报警及联动系统控制柜，负责接收显示全站感烟探测器、感温探测器、红外光束感烟探测器、手动报警按钮、雨淋阀、水泵、风机和防火阀等设备的状态信息。火灾自动报警及联动系统运用二总线通讯技术，配合在水电厂重要部位装设的火灾探测器及其它现场可编址的输入、输出模块，组成一个全自动集中火灾报警及消防联动系统，实时监视全站的火警情况。一旦发生火灾，发出声光警报信号，并可通过火灾自动报警及联动系统的总线控制和多线控制方式，自动控制消防水泵、排风、排烟风机等的启和停，雨淋阀组的开启，以及防火阀的开或关，完成预定的功能，或提醒运行人员和检修人员作出相应的操作或处置。同时，为了方便值班人员监视、管理和控制火灾自动报警及联动系统设备，通常配置一套彩色显示系统，可对消防系统设备进行图形化显示，火警时提示值班人员正确处理和操作。

（1）火灾探测器设置。水电站火灾报警探测器设计和设备选型，应充分考虑到被保护物的火灾危险性和火灾特点，合理选择，妥善布置，充分发挥其功能。力求做到有效监控和减少误报，保证有火灾发生时，能及时得到有效的控制和扑灭火灾。

在水电站主厂房，主变室，GIS室等开放性大空间，且具地面距离大于12 m，应选用红外光束感烟探测器，它具有监测面积大、灵敏度高、探头数量少、经济合理等特点。安装红外光束感烟探测器时应注意保证其接收端避开日光和人工光源的直接照射。

我们设计的许多国外水电站，他们都采用美国NFPA标准对发电机组防火要求比较高，通常选用2个紫外火焰探测器对发电机火灾进行监测。紫外火焰探测器具有较高的抗干扰能力，不受风雨、高温、高湿及自然人工光源等影响，可良好的工作于室内或室外环境。安装紫外火焰探测器时应注意周围环境，在探测区域内不得使用电气焊，钨卤灯，闪光灯等一切紫外照明。

对柴油发电机室、油灌室、油处理室、蓄电池室等有爆炸危险性的场所应选用防爆型探测器。

在开关站、电站厂房电缆沟、电缆道、电缆桥架、电缆夹层等处选用缆式线型定温火灾探测器。报警温度宜选择为85℃，以监视电缆的火警情况。在防火等级要求高的电缆室内同时也可在房间顶板设置感烟探测器,实现双重保护。

主变压器的火灾监测，一般是在主变压器上设置一套缆式线型定温火灾探测器。缆式线型定温火灾探测器报警选择温度为105℃，以监视主变压器的火警情况。需要说明的是现在这种探测器已有缆式线型差定温火灾探测器，由于采用了差温报火警，提高了火警的识别灵敏度，火灾发生时能够更快的，及时地报火警。

我们在设计地下式厂房的水电站时，进厂隧道的消防采用消火栓加缆式线型定温火灾探测器,缆式线型定温火灾探测器一般安装在隧道车道上部，当发生火灾时燃烧使空气温度上升到特定值而引起报警，能及时的报火警。

根据消防规程规范要求,设置固定式灭火装置的重要的电气设备,如发电机、主变压器消防水喷雾或气体灭火系统需配置感烟、感温两种探测器或2个缆式线型定温火灾探测器。当两个探测器同时发生出火警信号时,火灾自动报警及联动系统才能确认为火灾，启动消防设备进行灭火。若两种探测器中任一种探测器发生报警信号时 ,控制器只能发出声光报警信号,告知值守人员去现场确认火灾后,才能确定是否启动消防联动设备。

通常在空压机室、油灌及油处理室、柴油发电机室设置点型感温火灾探测器，在厂房内其它设备间如：中控室、通信室、计算机室、高低压配电间、电气实验室、水泵房、办公室、会议室、走廊设置点型感烟火灾探测器。

总之，对于选择火灾探测器的类型，应根据火灾的特点及探测区域的环境来选择。

（2）手动火灾报警按钮、火灾声光警报装置、消火栓按钮的设置。手动火灾报警按钮是在有人确认火灾后，人为报火警的一种方式。水电站手动火灾报警按钮的设置为从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离不大于30 m。主要设置在每台发电机的区域，每层楼梯的出入口处。

火灾声光警报装置设置在水电厂在每层楼梯的出入口处。以满足告知所有人员发生火灾要求。

消火栓按钮的作用是发出火灾信号，给出使用消火栓位置的信息，并可以通过火灾自动报警及联动系统启动消防水泵。每一个室内消火栓箱内均设置有消火栓按钮。

（3）消防联动控制的设置。水电站火灾自动报警及联动系统设计，依据《火灾自动报警系统设计规范》及其相关规范，通常设计为自动和手动联动控制方式，但在实际应用中也存在一些矛盾。为了避免由于自动联动引起的误动作，在实际使用中对一些重要的设备的消防设施往往采取人工确认、手动控制灭火的控制方式。如水电站发电机水喷雾灭火系统，在机组火灾自动报警控制器发出火灾报警信号后，由值班人员现场确认火灾后，断开发电机断路器和灭磁开关，在火灾自动报警及联动系统上或雨淋报警阀现地手动开启雨淋报警阀，信号阀后进行灭火。

对于采用其它的集火灾探测、报警和灭火为一体的固定式灭火系统，由于该系统独立于电站火灾报警及联动系统运行，在发生火灾时，应向水电站全站火灾报警及联动系统发出火灾报警、灭火动作信号。如我们在严寒和寒冷地区设计的新疆几个电站的主变压器灭火，采用排油充氮灭火系统。

水电站的联动设备应根据电站的特殊性，合理选择控制方式，消防水泵、水喷雾雨淋阀和风机采用多线制控制方式，防火阀、电梯迫降等采用总线制控制方式。

火灾报警系统具有与计算机监控系统进行通信的接口。

（4）消防专用电话系统和消防应急广播系统的设置。根据水电站的实际情况，《水电工程设计防火规范》GB 50872-2014要求，消防专用电话可与水电工程调度电话合用，功能及布线应满足能消防专用电话要求。

消防应急广播与水电站设置的调度电话扩播系统合用，水电站的调度电话扩播系统具有分区广播和全站广播功能。

（5）火灾自动报警及联动系统控制柜的设置。水电站火灾自动报警器所连接的火灾探测器、手动报警按钮和模块等设备的总数和地址总数应符合《火灾自动报警系统设计规范》的要求，总线短路隔离器每只隔离器保护的消防备总数不超过32点。采用并联形式连接至火灾报警控制器的某一回路。火灾报警控制器设备总数和地址总数，均不应超过3 200点。消防联动控制器地址总数或火灾报警控制器（联动型）所控制的各类模块总数不应超过1 600点。

火灾自动报警及联动系统的供电，在正常情况下，由厂用电母线供电，在事故情况下自动切换由火灾自动报警及联动系统设备配备的备用电源蓄电池供电。

（6）消防电源及配电系统设计。消防水泵和火灾自动报警及联动控制柜等用电设备电源设计时按二级负荷考虑，采用单独的供电回路，使用双电源。分别取自两段厂用电母线，同时在电站设有应急柴油发电机，可以保证其用电的可靠性。消防电源配电电缆采用耐火电缆专线供电。

（7）火灾自动报警系统设备的布线。①火灾自动报警系统的电源线、消防联动控制线采用耐火铜芯电线电缆，报警总线、消防应急广播、消防专用电话采用阻燃耐火铜芯电线电缆。②电缆电线暗敷时，应采用金属保护管暗敷于天花板上或墙壁内，其保护厚度不应小于3 cm。电缆电线明敷时，应穿金属保护套管并涂防火涂料保护。