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摘要：对水电站机电消防设计提出一些看法，与同行探讨。对我院已完成的电站消防供水方式作个别介绍。
关键词：水电站；机电设备消防；设计
消防设计作为保障水电站安全运行和减少危害的重要组成部分，其主要任务是对人员的保护和对设施设备的自动保护，在紧急情况下把火灾有效控制在最小范围内。以“预防为主、防消结合”的消防方针，预防和减少火灾危害。针对工程的具体情况，积极采用先进的防火技术，做到保障安全，使用方便，经济合理的设计原则。
1消防供水
1.1供水方式
水电站水源充足，消防设计中应发挥水消防的优势。消防给水方式可以采用自流供水、自流减压供水、水泵供水、设置消防水池供水。自流供水和自流减压供水水源取自河水，供水可靠性高，但由于河水中一般都含有一定的泥沙，容易堵塞消防喷雾头；水泵供水除水含有一定泥沙容易堵塞消防喷雾头外，设备投资和维护工作量也较大，此外由于水泵可靠性、供电可靠性等原因，导致供水可靠性稍低；水池供水的沉淀作用，水质较好，供水可靠性也高。因此消防供水设计在有条件时应尽量采用水池供水方式。
对我院设计已投产的两个电站消防供水作简介：
一、云龙新桥电站为三台卧式水轮发电机组，1991年投产发电。消防供水方式为以电站压力钢管取水为主，抽取井水为辅。运行多年存在不少的缺点：1、由于电站建在沘江上，来水量洪枯变化较大，洪水季节来水含有大量泥沙，容易堵塞过滤网及消防喷雾头，设备投资和维护工作量也较大。抽取井水为备用水源，由于水泵可靠性、供电可靠性等原因，导致供水可靠性稍低。
二、云龙龙子塘电站为两台立式水轮发电机组，2009年投产发电。消防供水方式为采用自流供水方式为主（在厂房附近的支流上建一消防水池，经沉淀过滤后供消防用水），压为钢管取水为辅。经过3年的运行效果不错。
1.2供水压力
电站发电机、主变压器水喷雾灭火要求在水压力一般为0.4~0.5MPa，而室内消火栓的出水压力要求小于0.5MPa。在电站布置中，变压器的位置都比较高，当供水水压满足变压器水喷雾灭火要求时，往往布置在水轮机层、蜗壳层的消火栓水压就会偏高。建议有条件时消防水池按高、低位水池供消火栓用火。如果每有条件设高、低位水池，则应设置减压措施。
2发电机消防设计
2.1灭火方式
根据规范要求，额定容量为12.5MW及以上的水轮发电机组应设置水喷雾、细水雾、二氧化碳等固定式灭火装置。目前国内大多采用固定水喷雾方式。采用二氧化碳方式灭火，国外机组较多，国内也有采用，但很少。采用细水雾方式灭火，在国内投运电站中还没有。考虑水电站水源充足的特点，应充分发挥水消防的优势，一般情况下应优先选择水喷雾方式灭火。
2.2探测器的选择
发电机区域的火灾特点是：发电机位于密封的混凝土风罩内，运行时人员不宜进入；具有较强的电磁干扰；火灾大多由电线电缆短路、接头接触不良等引起，火灾初、中期阴燃为主；设备价值高，属需要进行火灾早期探测的关键场所。在以前的设计中，基本都采用同时设置点型感烟、感温探测器的方式，近年来，有的大型电站同时设置点型感烟、感温探测器和吸气感烟探测器。笔者认为，点型感烟探测器效果不好，应以吸气感烟探测器为主，感温探测器为辅；如同时设点型和吸气感烟探测器则显得重复浪费。
2.3消防系统投入方式
发电机的消防设计，大多设计可自动或手动投入水喷雾灭火的方式，但在电站投运后，运行单位均不敢切换为自动投入方式，怕误投带来重大事故。因此笔者认为发电机消防系统投入方式采用手动投入为好（值班人员收到报警信号并确认火灾发生后手动投入），设置自动灭火的意义不大，建议取消。
2.4需注意的问题
现在对发电机的消防设计，大多采用机组消防单元（灭火控制柜、探测器、水雾喷头、装在发电机定子上下端的灭火环管等）由机组制造商设计供货。由于机组制造商对这本分的重视程度不够，在消防主管部门对电站消防设计审查时，多次提出机组消防是最薄弱的环节，主要表现在：设备选择不尽适应、机组消防控制系统与电站消防系统经常兼容性不够、设计资料不够系统完整。建议以后的电站设计，设计单位可与业主协商考虑采用以下两种方式：
1）按常规由机组制造商设计供货时，在机组的设计审查会和设计联络会时，由业主邀请消防主管部门的专家参加会议。提前介入，对发电机的消防设计给予指导、把关，把缺陷消除在前期设计中。
2）把需装设在发电机本体上的消防喷雾头和管路由制造商设计提供，其它的探测器、控制部分纳入电站消防设计统一考虑，这样有利于提高整个系统的兼容性和设计资料的完整性。
3油罐室消防设计
SDJ278—90规定：厂房外地面油罐室，当其充油油罐总容积超过200m3，同时单个充油油罐的容积超过80 m3；厂房内油罐室，当其充油油罐总容积超过100m3，同时单个充油油罐的容积超过50m3时，应设置水喷雾灭火系统或泡沫灭火系统。
如果油罐室充油量达不到设置固定灭火系统的要求，可考虑设置消火栓和化学灭火器。如果油罐室充油量大，需设置固定灭火系统时，应优先选择水喷雾灭火方式。探测器选择可考虑烟感温感三复合探测器；喷头的选择应使水雾包络线能够覆盖整个油罐表面，如喷头装设在墙壁上，应注意选用侧喷式喷头。当不设专用的事故排油、贮油设施时，应设置挡油槛。挡油槛内的有效容积大于最大一個油罐的容积加上灭火水量的容积；油罐布置应满足规范防火间距的要求。
4中控室消防设计
4.1灭火方式
现在使用的《水利水电工程设计防火规范》（SDJ278—90）规定，中央控制室应配置手提式灭火器。该规范修改规定：单台容量300MW机组及以上容量的水力发电厂的中央控制室应设置气体灭火系统。中央控制室布置电气、电子设备和贵重仪器设备，不能采用水灭火方式，CO2由于意外泄漏容易对值班人员造成伤害，建议尽可能不采用。因此中央控制室的灭火方式最好采用七氟丙烷、惰性气体等毒性小、绝缘性能好、灭火后对保护对象不产生二次损害的气体介质。
关于细水喷雾方式：细水雾灭火技术于20世纪40年代用于轮船灭火；90年代开始，为了寻找替代卤代烷1211、1301的理想灭火剂，一些发达国家相继研究和开发了细水雾灭火系统。细水雾灭火系统主要优点是雾化效果好（水雾粒直径在0~400μm）、灭火用水量小、可用于带电火灾.因此目前细水喷雾灭火方式用于发电机、柴油机房、油罐室、变压器灭火还是比较好的;用于中控室、计算机室等精密仪器的灭火,还有待于进一步的改进。
4.2探测器的选择
中央控制室的火灾特点是电气火灾和装修材料燃烧，探测器的选择以同时采用烟感温度感三符合探测器的方式为好。
5主变压器消防设计
《水利水电工程设计防火规范》规定：单台容量在90MVA及以上的油浸式变压器，应设置水喷雾、细水雾等固定式灭火系统。
《电力设备典型消防规程》（DL5027—93）规定：变压器容量在120MVA及以上时，宜设固定水雾灭火装置。新建、扩建或改建单机容量为200MW及以上的发电厂，其主变压器和厂用高压器均应装设固定水喷雾灭火装置。
为了消防验收顺利通过，在设计时当变压器单台容量达到90MVA。设计都应考虑固定式灭火系统。水电站变压的灭火方式，一般优先考虑常规水喷雾灭火方式，对于容量在90MVA以下的，可设置车式化学灭火器。防火间距不够设置防火隔墙或防火水幕，需注意的是防火水幕的水量比较大，而设计中又往往容易漏算。
6电缆室、电缆廊道消防设计
电缆选型布置的基本要求是：电缆桥架上的动力电缆、控制电缆、消防专用电缆、通信电缆均分开敷设；电力电缆各层间和电力电缆与控制电缆、通信电缆均加设耐火隔板。消防专用电缆采用阻燃槽盒；电缆要选用阻燃性能良好的电缆；所有在楼板上预留的电缆孔洞，在电缆敷设完成后，均采用防火材料封堵。
一般中小型电缆室、电缆廊道的消防，配置移动式灭火器和缆式感温型探测器即可满足消防的要求。对于面积在300m2以上的电缆室、长度在150 m以上或电缆在200根以上的电缆廊道及电缆竖（斜）井需要考虑设置固定式灭火系统。这些场所内电缆密集敷设，空间通道小，一旦局部事故起火，火势可能迅速蔓延传播而造成极为严重损失，这种事例在国内水电工程中时有发生，应引起重视。
由于电缆燃烧时释放的黑烟里含有大量有毒的氯化氢气体，所以电缆室、电缆隧（廊）道、电缆竖（斜）井的出入口处，应配置防毒面具，供消防人员使用。
7其它机电设备消防
油压装置、厂用变压器、盘柜室等带油设备或比较重要的电气设备消防，除配置移动灭火器材外，还应配置自动探测报警设备；对于起重机、空调机、水泵室、管路阀门室等配置移动灭火器材即可满足要求。
关键词：水电站；机电设备消防；设计
消防设计作为保障水电站安全运行和减少危害的重要组成部分，其主要任务是对人员的保护和对设施设备的自动保护，在紧急情况下把火灾有效控制在最小范围内。以“预防为主、防消结合”的消防方针，预防和减少火灾危害。针对工程的具体情况，积极采用先进的防火技术，做到保障安全，使用方便，经济合理的设计原则。
1消防供水
1.1供水方式
水电站水源充足，消防设计中应发挥水消防的优势。消防给水方式可以采用自流供水、自流减压供水、水泵供水、设置消防水池供水。自流供水和自流减压供水水源取自河水，供水可靠性高，但由于河水中一般都含有一定的泥沙，容易堵塞消防喷雾头；水泵供水除水含有一定泥沙容易堵塞消防喷雾头外，设备投资和维护工作量也较大，此外由于水泵可靠性、供电可靠性等原因，导致供水可靠性稍低；水池供水的沉淀作用，水质较好，供水可靠性也高。因此消防供水设计在有条件时应尽量采用水池供水方式。
对我院设计已投产的两个电站消防供水作简介：
一、云龙新桥电站为三台卧式水轮发电机组，1991年投产发电。消防供水方式为以电站压力钢管取水为主，抽取井水为辅。运行多年存在不少的缺点：1、由于电站建在沘江上，来水量洪枯变化较大，洪水季节来水含有大量泥沙，容易堵塞过滤网及消防喷雾头，设备投资和维护工作量也较大。抽取井水为备用水源，由于水泵可靠性、供电可靠性等原因，导致供水可靠性稍低。
二、云龙龙子塘电站为两台立式水轮发电机组，2009年投产发电。消防供水方式为采用自流供水方式为主（在厂房附近的支流上建一消防水池，经沉淀过滤后供消防用水），压为钢管取水为辅。经过3年的运行效果不错。
1.2供水压力
电站发电机、主变压器水喷雾灭火要求在水压力一般为0.4~0.5MPa，而室内消火栓的出水压力要求小于0.5MPa。在电站布置中，变压器的位置都比较高，当供水水压满足变压器水喷雾灭火要求时，往往布置在水轮机层、蜗壳层的消火栓水压就会偏高。建议有条件时消防水池按高、低位水池供消火栓用火。如果每有条件设高、低位水池，则应设置减压措施。
2发电机消防设计
2.1灭火方式
根据规范要求，额定容量为12.5MW及以上的水轮发电机组应设置水喷雾、细水雾、二氧化碳等固定式灭火装置。目前国内大多采用固定水喷雾方式。采用二氧化碳方式灭火，国外机组较多，国内也有采用，但很少。采用细水雾方式灭火，在国内投运电站中还没有。考虑水电站水源充足的特点，应充分发挥水消防的优势，一般情况下应优先选择水喷雾方式灭火。
2.2探测器的选择
发电机区域的火灾特点是：发电机位于密封的混凝土风罩内，运行时人员不宜进入；具有较强的电磁干扰；火灾大多由电线电缆短路、接头接触不良等引起，火灾初、中期阴燃为主；设备价值高，属需要进行火灾早期探测的关键场所。在以前的设计中，基本都采用同时设置点型感烟、感温探测器的方式，近年来，有的大型电站同时设置点型感烟、感温探测器和吸气感烟探测器。笔者认为，点型感烟探测器效果不好，应以吸气感烟探测器为主，感温探测器为辅；如同时设点型和吸气感烟探测器则显得重复浪费。
2.3消防系统投入方式
发电机的消防设计，大多设计可自动或手动投入水喷雾灭火的方式，但在电站投运后，运行单位均不敢切换为自动投入方式，怕误投带来重大事故。因此笔者认为发电机消防系统投入方式采用手动投入为好（值班人员收到报警信号并确认火灾发生后手动投入），设置自动灭火的意义不大，建议取消。
2.4需注意的问题
现在对发电机的消防设计，大多采用机组消防单元（灭火控制柜、探测器、水雾喷头、装在发电机定子上下端的灭火环管等）由机组制造商设计供货。由于机组制造商对这本分的重视程度不够，在消防主管部门对电站消防设计审查时，多次提出机组消防是最薄弱的环节，主要表现在：设备选择不尽适应、机组消防控制系统与电站消防系统经常兼容性不够、设计资料不够系统完整。建议以后的电站设计，设计单位可与业主协商考虑采用以下两种方式：
1）按常规由机组制造商设计供货时，在机组的设计审查会和设计联络会时，由业主邀请消防主管部门的专家参加会议。提前介入，对发电机的消防设计给予指导、把关，把缺陷消除在前期设计中。
2）把需装设在发电机本体上的消防喷雾头和管路由制造商设计提供，其它的探测器、控制部分纳入电站消防设计统一考虑，这样有利于提高整个系统的兼容性和设计资料的完整性。
3油罐室消防设计
SDJ278—90规定：厂房外地面油罐室，当其充油油罐总容积超过200m3，同时单个充油油罐的容积超过80 m3；厂房内油罐室，当其充油油罐总容积超过100m3，同时单个充油油罐的容积超过50m3时，应设置水喷雾灭火系统或泡沫灭火系统。
如果油罐室充油量达不到设置固定灭火系统的要求，可考虑设置消火栓和化学灭火器。如果油罐室充油量大，需设置固定灭火系统时，应优先选择水喷雾灭火方式。探测器选择可考虑烟感温感三复合探测器；喷头的选择应使水雾包络线能够覆盖整个油罐表面，如喷头装设在墙壁上，应注意选用侧喷式喷头。当不设专用的事故排油、贮油设施时，应设置挡油槛。挡油槛内的有效容积大于最大一個油罐的容积加上灭火水量的容积；油罐布置应满足规范防火间距的要求。
4中控室消防设计
4.1灭火方式
现在使用的《水利水电工程设计防火规范》（SDJ278—90）规定，中央控制室应配置手提式灭火器。该规范修改规定：单台容量300MW机组及以上容量的水力发电厂的中央控制室应设置气体灭火系统。中央控制室布置电气、电子设备和贵重仪器设备，不能采用水灭火方式，CO2由于意外泄漏容易对值班人员造成伤害，建议尽可能不采用。因此中央控制室的灭火方式最好采用七氟丙烷、惰性气体等毒性小、绝缘性能好、灭火后对保护对象不产生二次损害的气体介质。
关于细水喷雾方式：细水雾灭火技术于20世纪40年代用于轮船灭火；90年代开始，为了寻找替代卤代烷1211、1301的理想灭火剂，一些发达国家相继研究和开发了细水雾灭火系统。细水雾灭火系统主要优点是雾化效果好（水雾粒直径在0~400μm）、灭火用水量小、可用于带电火灾.因此目前细水喷雾灭火方式用于发电机、柴油机房、油罐室、变压器灭火还是比较好的;用于中控室、计算机室等精密仪器的灭火,还有待于进一步的改进。
4.2探测器的选择
中央控制室的火灾特点是电气火灾和装修材料燃烧，探测器的选择以同时采用烟感温度感三符合探测器的方式为好。
5主变压器消防设计
《水利水电工程设计防火规范》规定：单台容量在90MVA及以上的油浸式变压器，应设置水喷雾、细水雾等固定式灭火系统。
《电力设备典型消防规程》（DL5027—93）规定：变压器容量在120MVA及以上时，宜设固定水雾灭火装置。新建、扩建或改建单机容量为200MW及以上的发电厂，其主变压器和厂用高压器均应装设固定水喷雾灭火装置。
为了消防验收顺利通过，在设计时当变压器单台容量达到90MVA。设计都应考虑固定式灭火系统。水电站变压的灭火方式，一般优先考虑常规水喷雾灭火方式，对于容量在90MVA以下的，可设置车式化学灭火器。防火间距不够设置防火隔墙或防火水幕，需注意的是防火水幕的水量比较大，而设计中又往往容易漏算。
6电缆室、电缆廊道消防设计
电缆选型布置的基本要求是：电缆桥架上的动力电缆、控制电缆、消防专用电缆、通信电缆均分开敷设；电力电缆各层间和电力电缆与控制电缆、通信电缆均加设耐火隔板。消防专用电缆采用阻燃槽盒；电缆要选用阻燃性能良好的电缆；所有在楼板上预留的电缆孔洞，在电缆敷设完成后，均采用防火材料封堵。
一般中小型电缆室、电缆廊道的消防，配置移动式灭火器和缆式感温型探测器即可满足消防的要求。对于面积在300m2以上的电缆室、长度在150 m以上或电缆在200根以上的电缆廊道及电缆竖（斜）井需要考虑设置固定式灭火系统。这些场所内电缆密集敷设，空间通道小，一旦局部事故起火，火势可能迅速蔓延传播而造成极为严重损失，这种事例在国内水电工程中时有发生，应引起重视。
由于电缆燃烧时释放的黑烟里含有大量有毒的氯化氢气体，所以电缆室、电缆隧（廊）道、电缆竖（斜）井的出入口处，应配置防毒面具，供消防人员使用。
7其它机电设备消防
油压装置、厂用变压器、盘柜室等带油设备或比较重要的电气设备消防，除配置移动灭火器材外，还应配置自动探测报警设备；对于起重机、空调机、水泵室、管路阀门室等配置移动灭火器材即可满足要求。