居龍灘水利樞紐工程研究論文

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1.工程概況和消防總體設計方案

1.1概況及其特征。居龍灘水利樞紐工程是以發電為主，兼顧防洪和灌溉、供水、航運以及水庫養殖等任務的綜合利用工程。其工程規模為：水庫總庫容為7.76×107m3；電站總裝機容量60MW。

該工程位于貢水左岸支流桃江下游贛縣大田鄉夏湖村境內，距贛縣縣城約28Km。桃江流域屬副熱帶季風氣候區，流域內各地多年平均氣溫19.4℃，極端最高氣溫41.2℃，極端最低氣溫-6℃，多年平均蒸發量1576.2mm。

工程是由擋水壩、溢流壩、河床式發電廠房、船筏道及升壓開關站等建筑物組成。

本工程的主要消防對象是水電站建筑物及其機電設備。其中水電站建筑物的消防設計含主廠房、副廠房、主變壓器場（開關站）、高壓開關室、廠用屏配電室、油庫、機修車間和壩區等。除檢修期外，水電站及其機電設備一般都處于生產運行狀態。

1.2消防設計依據和設計原則。

本工程消防設計依據國家、行業頒布的下列現行規程規范進行：

(1)水利水電工程設計防火規范（SDJ278-90）

(2)火災自動報警系統設計規范（GB50116-98）

(3)建筑設計防火規范（GB50016-2006）

(4)自動噴水滅火系統設計規范（GB50084-2005）

(5)建筑滅火器配置設計規范(GB50140-2005)

(6)二氧化碳滅火系統設計規范(GB50193-93)(99年版)

(7)電力系統設備典型消防規程(GB5027-93)

(8)采暖通風與空氣調節設計規范(GB50019-2003)

(9)水力發電廠機電設計技術規范(DL/T5186-2004)

(10)中華人民共和國消防法(1998-04-29)

(11)火災報警控制器通用技術條件(GB4717-93)

(12)水庫工程管理設計規范（SL106-96）

為貫徹“預防為主，防消結合”和確保重點、兼顧一般、便于管理、經濟實用的方針，并結合居龍灘水利樞紐工程的具體情況，確定了如下基本設計原則:

在消防區內，按規范要求統一規劃暢通的安全通道，設置安全出口及其標志;

以生產重要性和火災危險性設置消防設施和器材，特殊部位按防火規范采取其它消防措施;

在電站設置消防控制中心（計算機房旁）和火災報警系統，消防電源采用雙可靠獨立電源;

采取消防車、消火栓、CO2滅火和干粉滅火器四種滅火方式，消防用水取自可靠而充足的水源;

設置通風排煙系統;

選用阻燃、難燃或非燃性材料為絕緣介質的電氣設備或采取其它保護措施以防止或減少火災發生;

有火災危險性設備之間，采用耐火材料制成的墻或門隔離，孔洞用耐火材料封堵以防止火災的漫延與擴散。

1.3消防總體設計方案。樞紐總體配備一輛消防水車，若遇重大火災時，則由縣消防部門支援撲救。工程消防系統按其生產及防火功能要求分為主廠房、副廠房、開關站、高壓開關室、油庫、機修間及大壩（含啟閉機室、壩區用電變房）七個區，其中主廠房、副廠房采用自動滅火與滅火器具結合的滅火方式，開關站、高壓開關室、油庫、機修間、大壩則采用滅火器具滅火。

為確保消防區滅火要求，本工程消防水源及電源均按雙水源、雙電源設置，互為備用。當其中之一停止工作時，備用水源及備用電源均能自動切換投入。二臺消防水泵從上游水庫取水或下游取水，水泵揚程為52m，作為消火栓消防備用水源，兩臺消防水泵布置在技術供水設備室；另外，由兩臺深井泵從水井取水給高位水池（V=100m3）供水，作為消防水源及生活用水，為保證消防水源的可靠性，應經常檢查消防水泵是否能正常運轉。

在主、副廠房等建筑物設計中，防火設計要求：

(1)建筑物的耐火等級為二級。

(2)重點火警防護區，按消防要求設置防火隔墻、防火門或防爆門。

(3)建筑物層間不少于兩座樓梯（含爬梯）。每片消防分區不少于兩個安全疏散出口通道。

(4)開關站及絕緣油庫設車道，供消防車通行的消防車道寬度為5m。

2.工程消防設計

2.1生產廠房火災危險性分類及耐火等級。廠房各主要生產場所火災危險性分類及耐火等級要求見表1。

2.2主要場所和主要機電設備的消防設計

2.2.1主、副廠房消防。居龍灘水利樞紐工程采用燈泡貫流式機組，廠區主要由主廠房和安裝間、電氣副廠房、中控室、機修間和室外絕緣油庫等部分組成，廠區機修門外、絕緣油庫門外設室外SS100-1.6型消火栓2個、開關站設SS100-1.6型室外消火栓2個。

電站主廠房長66.70m，寬19m，高約50.0m，共分運行層（高程112.20m）、中間層（高程103.20m）、水輪機層（高程84.70m）。

運行層主要布置有調速器和油壓裝置等設備，在每個機組段(運行層、中間層)上游側各設1個SN65（帶報警）型消火栓箱和2個MT3型手提式CO2滅火器。

考慮發電機水噴霧滅火裝置的要求，在運行層每個機組段上游側各設一個發電機消火栓箱為發電機內部消火提供水源，手動報警裝置1個，發電機內部滅火及火警裝置由制造廠家設計提供。

建筑物危險性分類及耐火等級表生產場所名稱火災危險性類別耐火等級類別主廠房丁類二級透平油庫丙類二級絕緣油庫丙類二級戶外開關站丙類二級中央控制室、微機房丙類二級壩區用電變室、廠用變室丁類二級高壓開關室丁類二級電纜、電纜道丙類二級發電機設備小間、資料室丙類二級空壓機及貯氣罐室丁類二級水清測報站丁類二級載波通信室丁類二級大壩監測室丁類二級高壓試驗室丁類三級機修車間丁類三級其它戊類三級水輪廊道層主要布置有軸承回油箱，調速系統漏油箱等，每機組段擬設MT3型CO2滅火器2個，另在與該層相通的滲漏排水泵房設MT3型CO2滅火器2個，手動報警裝置1個。

為撲滅廠內橋機電器設備引起的火災，在橋機上設置MT3型CO2型滅火器2個。

電站安裝間位于廠房右側（從上游往下游看），長28m，寬19m，安裝間上、下游側各設SN65型消火栓1個和MT3型CO2滅火器4個。

空壓機室設在安裝間的下層，在該室油處理室上游側設SN65消火栓1個及MT3型CO2滅火器4個，空壓機室布置兩個滅火器設置點。布置兩個離子型感煙探測器，手動報警裝置1個。

在副廠房的電纜層（高程107.70m）入口處設MT3型CO2滅火器4個，即每個進人門布置一個滅火器安置點（各2個MT3型CO2滅火器）；每個入口門設自動控制防火門，手動報警裝置1個；此外還配置若干個防毒面具、呼吸器，電纜穿過樓板或進入各屏柜的孔洞均須用耐火材料封堵以防止火災漫延，耐火極限不小于1小時。結合設備與電纜布置情況，每隔一定距離集中布置MT3型CO2滅火器2個，在電纜橋架每層均敷設纜式線型感溫探測器。

技術供水層位于副廠房的100.40m高程處。其門外布置MT3型CO2滅火器4個。

在高程112.20的微機房及中控室擬設置固定CO2滅火系統，采用固定管網消防，即組合分配系統，共用一套CO2儲藏裝置，保護這兩個防護區的消防滅火系統，其設計用量按其中最大的中控室需要量設置，不考慮備用，經計算選用20個70L儲存鋼瓶，同時在每個地方均設置有煙溫復合探測器，當感溫感煙探測器同時報警時，控制器將立即停斷該區風機與空調，聲光報警器鳴響，提醒人員迅速撤離，延時30秒(可調)后，關閉防火門，啟動滅火裝置滅火，30秒全部噴完，另外門口設手動報警裝置1個，進人門口設氣體放氣信號燈，聲光報警器，布置MT3型CO2滅火器4個。

固定CO2自動滅火系統，既可在現地手動操作，也可與火災自動報警系統相連。

2.2.2水輪發電機組消防。水輪發電機組安裝在密閉的燈泡體內，其消防措施由制造廠解決，電站提供水源，相應在機組段布置發電機消火栓箱，采用固定式水噴霧滅火裝置。燈泡體內同時設置感溫、感煙探測裝置及其控制裝置，發電機內部管路設備均有機組制造商按規程規范配套供應。

2.2.3油庫和機修間消防

2.2.3.1油庫消防。居龍灘水利樞紐油庫分為廠內透平油庫和廠外絕緣油庫，油庫采用防火墻與其他房間分隔，油罐室設有兩扇門與外界相通，出口門為向外開啟的甲級防火門，油庫內設有可靠的防雷接地裝置和擋油檻，室內立式油罐之間間距大于2.0m。油罐與墻之間的距離大于油罐半徑，油處理室與油罐室相接部位用防火墻隔開，烘箱電源開關和插座設在小間外，油庫內燈具和電器設備均采用防爆的燈具和電器設備。透平油庫設在安裝間下面（高程103.20m），內有20m3的立式油罐2個，并設油處理室等，采用消火栓滅火，設置感煙探測器，油處理室設置手動報警裝置1個。

絕緣油庫布置在室外，靠近廠房公路邊，發生火災時，消防車能順利抵達現場救火。絕緣油庫內布置有15m3立式油罐2個，30m3立式油罐1個，油庫設有油處理室、濾紙烘箱室。

根據有關規范，在絕緣油罐和透平油罐室各設置2臺MFT35型推車式磷酸銨鹽干粉滅火器和1個100×100×60cm3砂箱，每個砂箱配2把鐵鍬；兩個油處理室各設3個MF3型磷酸銨鹽干粉滅火器，同時在透平油處理室與空壓機室聯接處設SN65型消火栓1個，在絕緣油庫室外設SS100-1.6型地面消火栓1個。

油庫內防火門自動關閉，風機停止排風并可自動啟動消防泵，為了預防和控制火災，火災報警后，并確認火災位置后，在中控室手動關閉廠房內相應部位的排風機，此時防火閥連動關閉。火災結束后，重新開啟排風機進行排煙，然后通風系統恢復正常。

2.2.3.2機修間消防。機修間靠近安裝場布置，面積為15×20m2，內設小型機修設備，機修間除設置1個SN65型消火栓外，另配MF3型磷酸銨鹽干粉滅火器8個，分二個設置點，每個設置點配置4個。在機修間外設SS100-1.6型地面消火栓1個。

設置感溫、感煙探測裝置及手動報警裝置1個，自動向消防控制中心報警。

2.2.4高壓開關柜室和廠用電變消防，壩用電變消防。兩個高壓開關柜室共設置開關柜16面，低壓開關柜室設置低壓柜10面，以上兩個高壓開關柜室內均設置1臺MTT35型推車式CO2滅火器和4只MT3型CO2滅火器并設置向外開啟的防火門。

壩用電配電室、廠用變室、柴油發電機房，布置在獨立的小間內，小間配置3只MT3型CO2滅火器，并配置1臺MFT35推車式磷酸銨鹽干粉滅火器。

同時在每個地方均設置有煙溫復合探測器，另外口門設手動報警裝置1個，進人門口設氣體放氣信號燈，聲光報警器。

2.2.5主變和戶外開關站消防。主變露天布置，2臺主變間距離大于10米，與建筑物距離大于12米以滿足防火要求，每臺主變均設置可儲存一臺變壓器油量和20min消防水量之和的事故儲存坑，坑內裝設金屬柵格(其凈距不大于40mm)并鋪設粒徑50~80mm，厚度為250mm的卵石層。事故時，變壓器油可迅速由排油管排至設置在廠房右側的事故集油池內。另外，每臺主變附近均設置2臺MFT35推車式磷酸銨鹽干粉滅火器和2個砂箱(100×100×100cm3)。另設置專門房間放置滅火器具。戶外開關站附近設SS100-1.6型地面消火栓2個。戶外110kV開關站，設置4只MT3型CO2滅火器。

2.2.6壩區消防。壩區內溢洪道8座液壓泵房，每座配置2個MF3型磷酸銨鹽干粉滅火器，壩頂每50米設置SS100-1.6型地面消火栓1個，計3個。每座液壓泵房設置1個感煙探測裝置。

2.3消防給水設計。居龍灘水利樞紐水庫水質清晰、泥沙含量較少，可以作為消防水源。設四個消防取水口，為防止取水口堵塞可以用吹掃氣管供氣對水泵取水口進行吹掃；根據電站所配置的消防設備供水壓力及消防用水量的要求，選用二臺XBD5.2/30-125-200型水泵，揚程為52m，流量為108m3/h，兩臺水泵互為備用；消防水泵可與火災自動報警系統相連，以便及時發現并經確認后能盡快消滅火災。消防水泵及附屬設施均布置在技術供水設備室（高程100.40m）。另外，由兩臺深井泵從水井取水給高位水池（底部高程160.00米，V=100m3）供水，作為消防主水源及生活用水，消防水泵供水作為備用水源。

2.4消防電氣和監測報警系統

2.4.1消防電氣。本電站設專用消防動力盤，并標有明顯消防標志，由雙電源供電，以保證消防設備由2個可靠的電源。消防用電設備采用單獨的供電回路并穿管敷設，當發生火災時，仍能保證消防用電。

廠房內主要疏散通道、樓梯間及安全出口處，均設置火災事故照明及疏散指示標志。正常時，事故照明由交流電源供電，交流電源失去時，通過交直流切換裝置自動切換為蓄電池直流供電。疏散用的事故照明其最低照度不低于0.5lx，疏散指示燈正常時由交流電源供電，交流電源失去時，通過其自配的備用電源供電，其連續供電時間不少于20分鐘。

事故照明燈和疏散指示標志燈，均設置非燃燒材料制作的保護罩。

2.4.2火災自動報警及滅火控制系統。本電站的火災自動報警及滅火控制系統采用控制中心報警系統的形式，電站的消防控制中心設于消防控制房。

消防控制中心內設有火災自動報警及聯動控制屏，對廠內的火災報警設備及消防滅火設備進行集中控制，并對發電機組設備火災報警及聯動控制器進行重復顯示及控制。火災自動報警控制系統選用總線編碼智能型。火災自動報警控制屏接收來自設備火災報警控制器、廠內各部位安裝的點式感煙、感溫探測器、纜式定溫探測器、手動報警按鈕及輸入模塊傳送來的信號，自動或手動發出滅火指令；向控制模塊發出控制信號，控制風機、防火閥、固定式CO2滅火系統等消防滅火設備的運行；同時經通信接口自動啟動工業電視監控系統進行跟蹤及錄像，并顯示、記錄、打印產生報警或故障信號的時間、地點及有關火災信息，發出聲光報警。并將所有火警或故障信息經通信接口送給全廠計算機監控系統。

主要設備布置區如中控室、計算機室、1G10.5kV開關柜室、2G10.5kV開關柜室、400V廠用配電屏室、透平油庫、油處理室、空壓機室、高壓試驗室、柴油發電機房、400V大壩用電配電室、電纜層、技術、消防供水泵層等地均設置有點式感煙探測器；在主廠房運行層及安裝場和中間層設置有紅外光束感煙探測器；在安裝有固定式CO2滅火系統的設備區（即中控室、計算機室），電纜層及電纜廊道均另外設置有點式感溫探測器或纜式定溫探測器。在廠內各重要通道、走廊均安裝手動報警按鈕及聲光報警器。

上述區域，按其重要性和所配置的消防滅火設備的要求選擇報警、報警及手動滅火、報警及自動滅火等不同的處理方式。

一旦發生火災，任何一個探測器探測到火警信號，控制器發出火災報警聲光信號，通知運行值班人員，值班人員根據火災自動報警控制屏顯示的報警地址到現場證實或經工業電視監控系統證實后，即可采用干粉滅火器或手動啟動消火栓、固定式CO2系統，指揮救火。固定式CO2系統的遠方手動操作在火災自動報警控制屏上進行。火災自動報警控制屏也可以設定為自動滅火方式，如果CO2滅火保護區域內同時有感溫、感煙兩種類型的探測器報警或手動報警按鈕按下后，經控制器分析判斷后自動停斷對應區域內的風機、關閉對應區域內的防火閥、投入滅火裝置。無論是在手動方式還是在自動方式下，控制器在發出火警信號的同時都自動啟動工業電視監控系統對相關部位進行跟蹤、顯示及錄像，以備日后事故分析。

根據規范及電站的實際布置進行探測器、手動報警按鈕的配置；根據滅火設備的自動控制要求配置聯動模塊。

火災自動報警控制系統的所有線路均采用屏蔽型電纜，以防電廠的磁場引起干擾；所有線路均穿管暗敷。

2.4.3其它電氣設備及盤柜消防設計。電氣設備盡量選用難燃材料為絕緣或封閉式產品，廠用變壓器、勵磁變均采用干式變壓器，高低壓柜采用封閉式盤柜（柜內斷路選用無油型），以防止和減少火災的發生和擴展。

2.4.4電纜橋架消防設計。防止和減少火災的發生和擴展，選用阻燃電纜。在電纜橋架每層敷設纜式定溫探測器。電纜橋架內動力電纜和控制電纜層間裝設耐火隔板，電纜穿越隔墻、樓板等的孔洞和進出盤柜的孔洞以及電纜溝兩端均采用非燃燒材料封堵。結合設備與電纜布置情況，每隔一定距離集中設置手提式滅火器，在每個電纜比較集中的出入口處，除采取防火封堵措施外，再配置手提式滅火器等滅火器材。【摘要】居龍灘水利樞紐工程裝機2臺，單機容量30.0MW，總裝機容量60.0MW，水頭變幅范圍為9.5~18.0m，為國內燈泡貫流式機組應用水頭較高的機組之一，機組額定水頭14.20m，額定轉速125.0r/min，多年平均發電量19730萬KW·h，本文介紹該水利樞紐工程的消火栓滅火系統、CO2滅火系統、探測和控制系統的設計。

【關鍵詞】貫流式水電站；消防總體設計；消防給水；CO2滅火系統；干粉滅火器；火災自動報警及滅火控制系統