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刘宝中 李 强 常继成 邓亲云
摘 要： 万家寨水电站年供水14.0×108 m3，发电27.5×108 kW.h，本文介绍水电站的消火栓系统、水喷雾系统、CO2灭火系统、探测和控制系统的设计。
关键词： 水电站； 消防给水； CO2灭火系统； 设计
中图分类号：TV73； TU998.1 文献标识码：C 文章编号：1000-4602(1999)12-0034-02
1 工程概况
黄河万家寨水电站工程是国家“八五”和“九五”期间的重点大型水电工程，位于托克托至龙口段的峡谷内。
电站的主要任务是供水结合发电调峰，同时兼有防汛防凌的任务，担负着向能源基地供水和华北电网系统调峰供电的重要作用。年供水量14.0×108 m3，其中向准旗地区供水2.0×108 m3，向朔州市和大同市供水5.6×108 m3，向太原市供水6.4×108 m3；电站装机六台，年发电量27.5×108 kW.h。工程建成后，将缓解晋蒙能源基地和城乡工农业用水及电力供应状况，经济和社会效益显著。
工程的建筑物由电站建筑物和生活管理区建筑物组成，电站建筑物由拦河坝、泄水建筑物、引黄取水建筑物、发电厂房、控制楼、开关站、消防车库及营房、净水厂、机修厂等组成。引黄取水建筑物设在左岸，采用顶溢分层取水的方式，敷设两根DN 4 000 mm的钢管，单根取水24.0 m3/s，每年可向山西供水12.0×108 m3。发电厂为钢筋混凝土排架结构的坝后式厂房，地上一层地下三层。发电厂安装6台混流式发电机组，机组间距2.4 m。在厂房上游侧的地面下依次排列有母线室、电缆廊道和消防廊道；在厂房下游侧的地面下设有管路廊道、供水廊道等。控制楼为钢筋混凝土框架结构的十层建筑，全厂的生产调度、中心控制室、计算机室、有线及微波通信中心、消防控制室、水位监测室、仪表及高低压电器试验室均设在这里。在发电厂的下游左岸布置净水厂，其水处理工艺是加药、混凝、澄清、过滤、消毒，生产能力3 200 m3/h。在发电厂的下游右岸布置机修厂房、消防车库和营房，电站建筑总面积46 585 m2，生活管理区建筑总面积99 036 m3。
2 消防给水设计
电站消防给水的设计立足于自救，消防给水系统设计成常高压。
2.1 消防水源和消防给水系统
消防给水由设在坝下左岸的净水厂供给，通过专用水泵将水送到坝顶右岸460 m3的高位消防水池，其容积是按储存电站最大一次消防需水量324 m3和3 h生产生活需水量136 m3设计的。水池分为两格，每格均设有溢流水位、最高水位、消防水位和报警水位等水位信号，以保证消防水量不被动用。
由高位消防水池通过两根DN 300 mm管道将水送到消防廊道，由消防廊道再分出去发电厂、控制楼、开关站、主变压器、发电机组和附属厂房的管道系统，每个系统均设计成环路，以保证消防供水的安全性。
发电厂的消防供水系统又分为上游侧和下游侧两个消防供水系统，其下游侧消防供水系统除供给下游侧消火栓外，还要供给发电机组的喷雾用水。为保证发电机的正常运行，发电机组除设有电器保护措施以外，还设有水喷雾保护措施。在发电机定子线圈的两端设有固定式水喷雾灭火环管系统，上下环管的直径均为DN 100 mm，每根环管上设有高速喷头48个，每个喷头的工作压力不低于0.35 MPa，水喷雾流量为18.0 L/s，水喷雾系统设计为探测系统控制的自动启动和现场手启动两种启动方式，发电机组的运行状态随时由探测系统和电视闭路监视系统传送到中央控制室，在确认火灾无误后，启动水喷雾系统，以及时灭火和防止火灾漫延。
控制楼除设有水消防系统外，还设有二氧化碳灭火系统。
开关站首层设有六台主变压器，在主变压器的下面设有集油坑，坑内铺0.30 m厚的卵石层，卵石层下面设四根DN 200 mm的排油管。火灾事故时，变压器的绝缘油和消防水均通过排油管排到厂外的事故油池，以免火灾漫延。主变压器的消防供水共分六个系统，每台主变单元均设两根DN 300 mm的环状供水管道，水雾喷头分为三层，共安装高速水雾喷头76只，系统设计为探测系统控制的自动和现场手动两种启动方式，水喷雾强度为20 L/(min.m2)，单台主变水喷雾流量115 L/s。
2.2 消防水量和消防水压
电站和生活管理区均需设消防给水，根据建筑物和设备生产的火灾危险性类别和建筑物耐火等级，计算消防水量和强度结果见表1。
关键词： 水电站； 消防给水； CO2灭火系统； 设计
中图分类号：TV73； TU998.1 文献标识码：C 文章编号：1000-4602(1999)12-0034-02
1 工程概况
黄河万家寨水电站工程是国家“八五”和“九五”期间的重点大型水电工程，位于托克托至龙口段的峡谷内。
电站的主要任务是供水结合发电调峰，同时兼有防汛防凌的任务，担负着向能源基地供水和华北电网系统调峰供电的重要作用。年供水量14.0×108 m3，其中向准旗地区供水2.0×108 m3，向朔州市和大同市供水5.6×108 m3，向太原市供水6.4×108 m3；电站装机六台，年发电量27.5×108 kW.h。工程建成后，将缓解晋蒙能源基地和城乡工农业用水及电力供应状况，经济和社会效益显著。
工程的建筑物由电站建筑物和生活管理区建筑物组成，电站建筑物由拦河坝、泄水建筑物、引黄取水建筑物、发电厂房、控制楼、开关站、消防车库及营房、净水厂、机修厂等组成。引黄取水建筑物设在左岸，采用顶溢分层取水的方式，敷设两根DN 4 000 mm的钢管，单根取水24.0 m3/s，每年可向山西供水12.0×108 m3。发电厂为钢筋混凝土排架结构的坝后式厂房，地上一层地下三层。发电厂安装6台混流式发电机组，机组间距2.4 m。在厂房上游侧的地面下依次排列有母线室、电缆廊道和消防廊道；在厂房下游侧的地面下设有管路廊道、供水廊道等。控制楼为钢筋混凝土框架结构的十层建筑，全厂的生产调度、中心控制室、计算机室、有线及微波通信中心、消防控制室、水位监测室、仪表及高低压电器试验室均设在这里。在发电厂的下游左岸布置净水厂，其水处理工艺是加药、混凝、澄清、过滤、消毒，生产能力3 200 m3/h。在发电厂的下游右岸布置机修厂房、消防车库和营房，电站建筑总面积46 585 m2，生活管理区建筑总面积99 036 m3。
2 消防给水设计
电站消防给水的设计立足于自救，消防给水系统设计成常高压。
2.1 消防水源和消防给水系统
消防给水由设在坝下左岸的净水厂供给，通过专用水泵将水送到坝顶右岸460 m3的高位消防水池，其容积是按储存电站最大一次消防需水量324 m3和3 h生产生活需水量136 m3设计的。水池分为两格，每格均设有溢流水位、最高水位、消防水位和报警水位等水位信号，以保证消防水量不被动用。
由高位消防水池通过两根DN 300 mm管道将水送到消防廊道，由消防廊道再分出去发电厂、控制楼、开关站、主变压器、发电机组和附属厂房的管道系统，每个系统均设计成环路，以保证消防供水的安全性。
发电厂的消防供水系统又分为上游侧和下游侧两个消防供水系统，其下游侧消防供水系统除供给下游侧消火栓外，还要供给发电机组的喷雾用水。为保证发电机的正常运行，发电机组除设有电器保护措施以外，还设有水喷雾保护措施。在发电机定子线圈的两端设有固定式水喷雾灭火环管系统，上下环管的直径均为DN 100 mm，每根环管上设有高速喷头48个，每个喷头的工作压力不低于0.35 MPa，水喷雾流量为18.0 L/s，水喷雾系统设计为探测系统控制的自动启动和现场手启动两种启动方式，发电机组的运行状态随时由探测系统和电视闭路监视系统传送到中央控制室，在确认火灾无误后，启动水喷雾系统，以及时灭火和防止火灾漫延。
控制楼除设有水消防系统外，还设有二氧化碳灭火系统。
开关站首层设有六台主变压器，在主变压器的下面设有集油坑，坑内铺0.30 m厚的卵石层，卵石层下面设四根DN 200 mm的排油管。火灾事故时，变压器的绝缘油和消防水均通过排油管排到厂外的事故油池，以免火灾漫延。主变压器的消防供水共分六个系统，每台主变单元均设两根DN 300 mm的环状供水管道，水雾喷头分为三层，共安装高速水雾喷头76只，系统设计为探测系统控制的自动和现场手动两种启动方式，水喷雾强度为20 L/(min.m2)，单台主变水喷雾流量115 L/s。
2.2 消防水量和消防水压
电站和生活管理区均需设消防给水，根据建筑物和设备生产的火灾危险性类别和建筑物耐火等级，计算消防水量和强度结果见表1。
表1 建筑物和设备消防水量表
|
建筑物或设备名称 |
建筑物体 积或面积 |
所需消防水压 (MPa) |
消防系统实际水压 (MPa) |
消防流量 (L/s) |
消防水量 (m3) |
备 注 |
|
发电厂 |
177 469 m3 |
0.34 |
0.40 |
内25，外20 |
324 |
2.0 h |
|
控制楼 |
27 400 m3 |
0.48 |
0.50 |
内25，外15 |
288 |
2.0 h |
|
主变单元 |
|
0.60 |
0.60 |
115 |
165 |
24 min |
|
发电机单元 |
|
0.40 |
0.40 |
18 |
11 |
10 min |
高位消防水池的容积460 m3，其设置高度是以满足主变单元水喷雾消防所需压力为准，水池的出水管直径以满足主变单元水喷雾流量115 L/s为准。
3 通风系统防火与排烟设计
发电厂地下各层、控制楼地下各层及地下的消防廊道、电缆廊道、高低压盘室、厂用变电室、油处理室、封闭母线室、管路室、透平和绝缘油室等均设有送排风系统。为防止火灾沿通风系统漫延，除风道采用不燃的玻璃钢制品外，所有风道穿越防火墙和防火分隔物时，均在穿越处设防火阀。当室温升至69～70 ℃时，进风口上的防火调节阀自动关闭，与之联动的送风机停运，探测系统报警；当室温升至150 ℃时，设在排风口上的防火防烟阀自动关闭，与之联动的排风机停止运行。火灾事故后，手动或远动启动防火调节阀和排风机，进行事故排烟。
4 CO2灭火系统的设计
在中央控制室、电缆室和两段电缆廊道的四处防护区共用一套组合分配式高压二氧化碳灭火系统，设备间设在地下二层紧靠楼梯间处，组合分配系统内最大的防护区容积为1 746 m3，设计浓度为47%，需二氧化碳2 604 kg，共设70 L高压瓶56个，充装系数为0.68。在计算机室单独设置一套355型低压二氧化碳灭火系统，设备在保护区的防护罩内。
5 火灾报警与控制系统设计
在控制楼、发电厂、开关站及有关部位设置了火灾自动报警系统，系统主要由火灾报警控制器、手动火灾报警按钮、火灾探测器及火灾事故广播系统组成。
火灾报警控制器设在消防控制中心，以专用电缆联接，能接收探测器和手动报警按钮的火情信号，并发出声光报警，指出火灾发生的位置，电子钟自动显示火灾报警时间，监视器自动显示火灾部位的平面布置图。在自动灭火系统的场所，当两种不同性质的探测器同时报警的情况下，可以自动启动灭火系统。
在固定式水喷雾和二氧化碳灭火系统控制的场所，设置了自动启动、手动启动和机械启动三种控制方式。固定式灭火系统启动后，在防护场所及其门口均有声光报警显示。声音不少于7.5 B，光报警器15 m设一个。
3 通风系统防火与排烟设计
发电厂地下各层、控制楼地下各层及地下的消防廊道、电缆廊道、高低压盘室、厂用变电室、油处理室、封闭母线室、管路室、透平和绝缘油室等均设有送排风系统。为防止火灾沿通风系统漫延，除风道采用不燃的玻璃钢制品外，所有风道穿越防火墙和防火分隔物时，均在穿越处设防火阀。当室温升至69～70 ℃时，进风口上的防火调节阀自动关闭，与之联动的送风机停运，探测系统报警；当室温升至150 ℃时，设在排风口上的防火防烟阀自动关闭，与之联动的排风机停止运行。火灾事故后，手动或远动启动防火调节阀和排风机，进行事故排烟。
4 CO2灭火系统的设计
在中央控制室、电缆室和两段电缆廊道的四处防护区共用一套组合分配式高压二氧化碳灭火系统，设备间设在地下二层紧靠楼梯间处，组合分配系统内最大的防护区容积为1 746 m3，设计浓度为47%，需二氧化碳2 604 kg，共设70 L高压瓶56个，充装系数为0.68。在计算机室单独设置一套355型低压二氧化碳灭火系统，设备在保护区的防护罩内。
5 火灾报警与控制系统设计
在控制楼、发电厂、开关站及有关部位设置了火灾自动报警系统，系统主要由火灾报警控制器、手动火灾报警按钮、火灾探测器及火灾事故广播系统组成。
火灾报警控制器设在消防控制中心，以专用电缆联接，能接收探测器和手动报警按钮的火情信号，并发出声光报警，指出火灾发生的位置，电子钟自动显示火灾报警时间，监视器自动显示火灾部位的平面布置图。在自动灭火系统的场所，当两种不同性质的探测器同时报警的情况下，可以自动启动灭火系统。
在固定式水喷雾和二氧化碳灭火系统控制的场所，设置了自动启动、手动启动和机械启动三种控制方式。固定式灭火系统启动后，在防护场所及其门口均有声光报警显示。声音不少于7.5 B，光报警器15 m设一个。
作者单位：刘宝中 李 强 常继成 水利部天津勘测设计研究院，天津 300222
邓亲云 水利部规划设计总院，北京 100011
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电话：(022)28702345
