金沙江白鶴灘水電站給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

馬明葉，陳雙龍，楊 釗，陳玉皎，張官祥，陳海斌

（中國長江電力股份有限公司白鶴灘電廠，四川 寧南 615400）

0 引言

中國是世界上最大的電力消費(fèi)國，為提高可持續(xù)性并減輕能源使用對環(huán)境的影響[1-3]，中國還大幅擴(kuò)大了對可再生能源和核電的投資，加快了輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，將可再生能源發(fā)電連接起來[4，5]。到2014 年底，水電占中國電力生產(chǎn)的 18.8%[1]。因此，水電安全生產(chǎn)事關(guān)中國電力能源安全。電氣設(shè)備絕緣材料老化引起的短路、中性點(diǎn)接觸不良，零線電流過大、廠房中的有機(jī)可燃材料燃燒等因素均能導(dǎo)致水電站發(fā)生火災(zāi)[6]。有研究表明，水電站中的易燃混合物有引發(fā)火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，比如，水電站火災(zāi)危險(xiǎn)等級較高的主變壓器就采用石油基礦物油作為變壓器絕緣液體，這些油包含各種類型的烴化合物，包括石蠟、異鏈烷烴和芳烴[7，8]，這些油可能由于密封墊、絕緣破裂或人孔蓋松動而泄漏[9]，甚至由于泄漏的油與高壓元件直接接觸而導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故[10]。水電站規(guī)模龐大，廠房內(nèi)有許多數(shù)據(jù)機(jī)房、電氣設(shè)備、精密儀表、電力電纜，一旦火災(zāi)失控，不僅造成電站大量經(jīng)濟(jì)損失和危及人員人身安全，還會影響電網(wǎng)運(yùn)行安全。

科學(xué)合理的消防給排水系統(tǒng)，有效提高消防救援效率和速度[11]。消防給排水系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，如高層建筑[11]、車站[12]、醫(yī)院[13]、大數(shù)據(jù)中心[14]等。目前，對消防給排水的研究主要集中在給排水安全評價(jià)方法[15]、滅火系統(tǒng)效能測試[16]、給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[14]等。對于消防給排水系統(tǒng)的全過程設(shè)計(jì)、水電站不同火災(zāi)危險(xiǎn)等級下區(qū)域滅火工作原理及消防設(shè)備聯(lián)動特點(diǎn)鮮有研究。

為此，本文以金沙江白鶴灘工程消防給排水為例，將白鶴灘水電站給排水及消防系統(tǒng)分為白鶴灘水電站地下廠房消防給排水系統(tǒng)及地面建筑消防給排水系統(tǒng)等兩個(gè)子系統(tǒng)，并對兩個(gè)子系統(tǒng)實(shí)際滅火及相互協(xié)同特點(diǎn)進(jìn)行研究，以期獲取大型水電站消防給排水系統(tǒng)的全過程設(shè)計(jì)規(guī)律、不同火災(zāi)危險(xiǎn)等級區(qū)域滅火工作原理及消防特點(diǎn)。具體來說，本文的研究目標(biāo)如下：①結(jié)合金沙江白鶴灘工程消防給排水特點(diǎn)，開發(fā)一整套用于大型水電站消防給排水系統(tǒng)；②對白鶴灘水電站消防給排水系統(tǒng)按照功能及區(qū)域進(jìn)行劃分，分別給出各分區(qū)的具體設(shè)計(jì)方案；③根據(jù)白鶴灘水電站重要滅火區(qū)域的消防特點(diǎn)，總結(jié)白鶴灘水電站水噴霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)及細(xì)水霧滅火系統(tǒng)工作原理。

1 工程簡介

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)，上接烏東德水電站、下鄰溪洛渡水電站；控制流域面積43.03萬km2，占金沙江流域面積的91.0%。白鶴灘水電站樞紐工程主要由混凝土雙曲拱壩、二道壩及水墊塘、泄洪洞、引水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物組成?；炷岭p曲拱壩壩頂高程834.0 m，最大壩高289.0 m。白鶴灘水電站的開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪，電站建成后，在系統(tǒng)中承擔(dān)基荷、腰荷和部分峰荷，并承擔(dān)少量事故備用。

2 地下廠房消防給排水系統(tǒng)

地下廠房消防給水系統(tǒng)分為消火栓給水系統(tǒng)、油浸式主變細(xì)水霧系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)水噴霧系統(tǒng)以及消防排水系統(tǒng)等。

2.1 消火栓給水系統(tǒng)

左、右岸地下廠房均設(shè)置室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)。在地下廠房各層均布置室內(nèi)消火栓，設(shè)計(jì)消防水量按Q=20 L/s計(jì)，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按2 h計(jì)，消火栓布置滿足任何著火點(diǎn)有兩股不小于13 m的充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)。主廠房、副廠房、主變洞消火栓管網(wǎng)分別成環(huán)狀布置，組成3個(gè)環(huán)。

左、右岸地下廠房的最高點(diǎn)消火栓位于主變洞頂層大約622.30 m，最遠(yuǎn)點(diǎn)消火栓位于副廠房頂層605.90 m高程，最低點(diǎn)消火栓位于尾水管層558.00 m。

左、右岸地下廠房消火栓給水系統(tǒng)均為常高壓給水系統(tǒng)。在主變洞2個(gè)出線豎井之間交通廊道處設(shè)置1座消防水池，從該消防水池引出2根DN300消防供水管，沿著交通廊道分別敷設(shè)至2座出線豎井，然后沿著出線豎井向下，敷設(shè)至主變洞并接入全廠消防供水總管。地下廠房消防供水系統(tǒng)為常高壓雙路供水系統(tǒng)。

左、右岸尾水管檢修閘門室消火栓給水系統(tǒng)為常高壓給水系統(tǒng)，從主變洞拱頂消火栓系統(tǒng)分別引出1根DN150消防供水管沿主變洞頂層兩側(cè)交通洞、尾水管檢修閘門室兩側(cè)交通洞敷設(shè)至尾水管檢修閘門室后接入尾水管檢修閘門室消火栓系統(tǒng)。

2.2 發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)

白鶴灘水電站共16臺1 000 MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)是水電站重要的防火設(shè)備。發(fā)電機(jī)消防水噴霧系統(tǒng)的水源取自消防水池和從其引出的全廠消防供水總管，發(fā)電機(jī)消防水噴霧系統(tǒng)的供水管網(wǎng)與主變壓器消防系統(tǒng)的供水管網(wǎng)互相形成環(huán)網(wǎng)。全廠消防供水總管水源經(jīng)發(fā)電機(jī)消防機(jī)械柜取水管流入發(fā)電機(jī)上環(huán)管和下環(huán)管，通過上環(huán)管和下環(huán)管上的噴頭進(jìn)行滅火。同時(shí)，在發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)置了發(fā)電機(jī)水噴霧試驗(yàn)排水管。發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)

根據(jù)水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范和水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范國標(biāo)要求[17，18]，白鶴灘水電站發(fā)電機(jī)消防水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 白鶴灘水電站發(fā)電機(jī)消防水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，發(fā)電機(jī)定子上下端部線圈圓周長度上噴射的水霧水量不小于10 L（/min×m2），左、右岸每臺發(fā)電機(jī)的水噴霧滅火水量分別取126 m3/h和120 m3/h，噴霧水壓力不小于0.4 MPa。

水霧噴頭流量及系統(tǒng)流量設(shè)計(jì)公式如下：

式中：q為噴頭流量（L/min），K為流量特性系數(shù)（L/min×） ，P為噴頭工作壓力（MPa），Q為系統(tǒng)流量（L/min）。其中當(dāng)噴頭數(shù)量為13只時(shí)，K=1.7，噴頭數(shù)量為25只時(shí)，K=1.0。

滅火水由發(fā)電機(jī)進(jìn)水管上的不銹鋼明桿閘閥或帶鎖定裝置的雙向蝶閥控制，正常工作情況下，閥門保持常開狀態(tài)?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，位于發(fā)電機(jī)機(jī)坑內(nèi)的感溫、感煙火災(zāi)探測器發(fā)出報(bào)警信號，通過火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動控制器打開雨淋閥，當(dāng)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力上升至0.35 MPa時(shí)，開始噴放水噴霧進(jìn)行滅火，延續(xù)滅火時(shí)間10 min。經(jīng)工作人員確認(rèn)火災(zāi)撲滅后，手動關(guān)閉雨淋閥，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)復(fù)位、管網(wǎng)恢復(fù)、系統(tǒng)復(fù)位。發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)工作原理如圖2所示。

圖2 發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)工作原理

發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)與廠房消火栓給水系統(tǒng)共用707.00 m高程的消防水池和消防供水總管。發(fā)電機(jī)水噴霧滅火與廠房消火栓系統(tǒng)共用總管，管徑為DN200 mm。

2.3 氣體滅火系統(tǒng)

IG100氣體滅火系統(tǒng)主要設(shè)置在白鶴灘水電站的重要防火部位，如計(jì)算機(jī)室、二次盤柜室、通信機(jī)房和繼保室等。系統(tǒng)滅火設(shè)計(jì)濃度采用40.3%，噴放時(shí)間不大于60 s。防護(hù)區(qū)滅火設(shè)計(jì)用量或惰化設(shè)計(jì)用量計(jì)算公式如下：

式中：W為滅火設(shè)計(jì)用量或惰化設(shè)計(jì)用量（kg），C1為滅火設(shè)計(jì)濃度或惰化設(shè)計(jì)濃度（%），S為滅火劑過熱蒸汽在101 kPa大氣壓和防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度下的質(zhì)量體積（m3/kg），V為防護(hù)區(qū)凈容積（m3），k為海拔高度修正系數(shù)，T為防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度（℃）。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由火災(zāi)探測器發(fā)信號，自動投入氣體滅火系統(tǒng)，同時(shí)關(guān)閉通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)同時(shí)具有自動控制、手動控制和機(jī)械應(yīng)急操作3種啟動方式。采用自動控制時(shí)，應(yīng)根據(jù)人員安全撤離防護(hù)區(qū)需要設(shè)延遲噴放時(shí)間，延遲噴放時(shí)間為30 s。氣體滅火系統(tǒng)工作原理如圖3所示。

圖3 氣體滅火系統(tǒng)工作原理

將手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到自動狀態(tài)，氣體滅火系統(tǒng)將工作在自動模式。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)探測器上的傳感器首先識別工作范圍內(nèi)的火警信息，并將火警信息傳遞到火災(zāi)報(bào)警控制器，火災(zāi)報(bào)警控制器經(jīng)滅火控制器啟動相應(yīng)區(qū)域的聲光報(bào)警器發(fā)出聲光信息。同時(shí)滅火控制器啟動風(fēng)機(jī)、防火閥和電梯等消防設(shè)備。滅火控制器在收到火警信號30 s后，控制滅火劑瓶組打開防火區(qū)域內(nèi)的滅火劑瓶組，滅火劑瓶組釋放IG100混合氣體進(jìn)行滅火。

將手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到手動狀態(tài)，氣體滅火系統(tǒng)將工作在手動模式。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)探測器上的傳感器首先識別工作范圍內(nèi)的火警信息，并將火警信息傳遞到火災(zāi)報(bào)警控制器，火災(zāi)報(bào)警控制器經(jīng)滅火控制器啟動相應(yīng)區(qū)域的聲光報(bào)警器發(fā)出聲光信息。同時(shí)滅火控制器啟動風(fēng)機(jī)、防火閥和電梯等消防設(shè)備。此時(shí)，滅火控制器需經(jīng)運(yùn)行值班人員手動啟動緊急滅火按鈕，滅火控制器方可控制滅火劑瓶組打開防火區(qū)域內(nèi)的滅火劑瓶組，滅火劑瓶組釋放IG100混合氣體進(jìn)行滅火。

為了防止因滅火控制系統(tǒng)故障，導(dǎo)致氣體滅火系統(tǒng)不能正常啟動，因此還需要設(shè)置機(jī)械應(yīng)急啟動工作模式。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，若滅火控制系統(tǒng)故障，此時(shí)需運(yùn)行值班人員疏散火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的人員，并關(guān)閉相應(yīng)的風(fēng)機(jī)、防火閥和電梯等消防聯(lián)動設(shè)備。手動拔出驅(qū)動瓶組上的手動保險(xiǎn)銷，隨后按壓手動按鈕，打開防火區(qū)域內(nèi)的滅火劑瓶組閥門，滅火劑瓶組釋放IG100混合氣體進(jìn)行滅火。

2.4 主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

主變壓器是水電站的核心設(shè)備。變壓器長期過載運(yùn)行，線圈過熱引起絕緣材料老化，導(dǎo)致相間、匝間或?qū)Φ囟搪?；變壓器繞組或連接點(diǎn)接觸不良，引起局部過熱而破壞變壓器內(nèi)絕緣；油箱或套管漏油；中性點(diǎn)接觸不良，零線電流過大；變壓器負(fù)載短路，保護(hù)裝置失靈引起變壓器內(nèi)部溫度過高等因素，均能引起變壓器著火。變壓器內(nèi)部充滿絕緣油，且其支架和墊片采用較多有機(jī)可燃材料，一旦變壓器發(fā)生火災(zāi)，很難撲救，同時(shí)直接影響電網(wǎng)和水電站正常運(yùn)行。根據(jù)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范國標(biāo)要求[19]，白鶴灘水電站主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)采用局部應(yīng)用方式的開式系統(tǒng)。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力可采用1.2~3.5 MPa和10 MPa壓力等級，局部應(yīng)用方式的開式系統(tǒng)不小于10 MPa。白鶴灘水電站主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)由供水設(shè)備、管路系統(tǒng)、噴頭、控制盤、聲光報(bào)警系統(tǒng)等組成。如圖4所示。

圖4 白鶴灘水電站主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

在左岸泵房內(nèi)設(shè)有水箱和中壓柱塞泵組，707.0 m高程的消防總管通過DN65供水支管與15 m3水箱相連。中壓柱塞泵組將不銹鋼水箱內(nèi)流出的水加壓至設(shè)定水壓后，加壓后的水流入N50主變細(xì)水霧供水環(huán)管，然后經(jīng)主變分區(qū)控制閥對主變壓器分區(qū)滅火。主變壓器細(xì)水霧滅火管路系統(tǒng)由1套管路系統(tǒng)和1套供水設(shè)備組成。1套管路系統(tǒng)位于主變洞，沿長度方向分設(shè)25個(gè)保護(hù)區(qū)，每個(gè)保護(hù)區(qū)設(shè)1個(gè)分區(qū)控制。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的供水設(shè)備設(shè)在左端水泵房內(nèi)，泵組設(shè)有自動和手動功能，其性能滿足系統(tǒng)流量和壓力要求，泵組配1套主工作泵，1套備用泵，共2套穩(wěn)壓泵。

根據(jù)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范國標(biāo)要求，主變表面細(xì)水霧滅火噴射的水霧水量不小于1.2 L/(min·m2)，主變周圍集油坑上面噴射的水霧水量不小于1.2 L/(min·m2)，每臺主變的細(xì)水霧滅火水量取450 L/min，噴霧水壓力不小于10 MPa[19]。主變壓器火災(zāi)延續(xù)滅火時(shí)間取20 min，一次滅火用水量約10 m3。

穩(wěn)壓泵用于維持泵組出口端至分區(qū)控制閥前之間管網(wǎng)的壓力在0.8~1.2 MPa，主變細(xì)水霧供水環(huán)管壓力低于0.8 MPa時(shí)，啟動穩(wěn)壓泵，為主變細(xì)水霧供水環(huán)管加壓。系統(tǒng)帶有一套滅火控制盤和一套泵組控制柜。白鶴灘水電站主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)工作原理如圖5所示。

圖5 主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)工作原理

當(dāng)主變壓器內(nèi)發(fā)生火警時(shí)，第一、第二路火災(zāi)探測器首先識別到工作范圍內(nèi)的火災(zāi)信息，并將識別到的火警信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號發(fā)送至火災(zāi)報(bào)警控制器，控制常閉的開式分區(qū)控制閥打開，發(fā)出信號打開聯(lián)動裝置，如關(guān)閉防火閥、啟動消防水泵、打開消防警鈴、打開聲光報(bào)警器、點(diǎn)亮噴灑指示燈等。當(dāng)N50主變細(xì)水霧供水環(huán)管內(nèi)壓力低于0.8 MPa時(shí)，啟動穩(wěn)壓泵為供水環(huán)管加壓。穩(wěn)壓泵加壓后供水環(huán)管壓力仍低于0.8 MPa時(shí)，停止穩(wěn)壓泵加壓，啟動主泵。主變壓器細(xì)水霧滅火還可進(jìn)行手動開啟和機(jī)械應(yīng)急開啟。供水環(huán)管水壓加壓到15 MPa后，供水環(huán)管中的水經(jīng)分區(qū)控制閥用于主變壓器室內(nèi)滅火。

在主變洞布置有兩個(gè)公共事故油池，當(dāng)主變壓器發(fā)生火災(zāi)時(shí)用于容納主變壓器室內(nèi)的絕緣油和細(xì)水霧滅火水。事故時(shí)，消防水及油經(jīng)過集油坑自流至事故油池，事故后油池內(nèi)油水混合物需運(yùn)出廠外處理。

主變壓器模型高壓細(xì)水霧滅火試驗(yàn):

為驗(yàn)證主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)對白鶴灘油浸式變壓器初期火災(zāi)的抑制、撲滅的有效性，試驗(yàn)采用了1∶1實(shí)體模型，主變壓器實(shí)際油池區(qū)域布置油盤，油盤底部墊水，加入0號柴油，油層高度不小于10 mm，液面距油盤上沿50 mm。油盤時(shí)間值以點(diǎn)火為0 s，油盤充滿火焰時(shí)間15 s，油盤預(yù)燃時(shí)間30 s，試驗(yàn)過程中記錄各消防點(diǎn)位的明火時(shí)間和滅火時(shí)間。

根據(jù)公式計(jì)算離泵組設(shè)備室最遠(yuǎn)和最近的變壓器室流量。

DN32至DN25入口處的壓力值計(jì)算公式如下：

P（管入口）=P（設(shè)）-P（主）-P（分）-P（40管）-P（32管）

根據(jù)公式計(jì)算得DN32至DN25入口處的壓力值為10.2 MPa。因噴頭壓力大小影響管網(wǎng)流量的大小，根據(jù)噴頭最大壓力為10.2 MPa計(jì)算得管網(wǎng)的最大流量Q約為448 L/min。同時(shí)考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量安全系數(shù)的影響，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量公式如下：

QS=kQj

式中QS為系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量（L/min），k為安全系數(shù)，取值在1.05~1.10之間。

當(dāng)安全系數(shù)取1.10時(shí)，計(jì)算得出最終值QS為492.8 L/min。

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)儲水量計(jì)算公式如下：

W=QS×t

式中W為儲水量（L），t為持續(xù)噴霧時(shí)間（min）。

設(shè)計(jì)儲水量以持續(xù)噴霧時(shí)間30 min計(jì)算，可得最大儲水量W為14.78 m3。

根據(jù)以上公式可得離泵組設(shè)備室最近變壓器室流量DN32至DN25入口處的壓力值P（管入口）為11.770 3 MPa，管網(wǎng)每分鐘的最大流量Q為510.988 L/min，考慮安全系數(shù)1.10，QS最大為562.087 L/min，設(shè)計(jì)儲水量以30 min計(jì)算，最大儲水量W為16.863 m3。

模擬試驗(yàn)水箱設(shè)計(jì)：

6 m3水箱用時(shí)約11 min,因水箱在滅火時(shí)，可以適時(shí)補(bǔ)水，故試驗(yàn)采用6 m3可提供約13~14 min設(shè)備用水量。白鶴灘水電站主變壓器實(shí)體試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿绫?所示。

表2 白鶴灘水電站主變壓器實(shí)體試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

在確認(rèn)試驗(yàn)區(qū)域無人、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備正常、時(shí)間校準(zhǔn)完畢、各工位試驗(yàn)準(zhǔn)備就緒、控制系統(tǒng)手動工作狀態(tài)設(shè)定完畢、系統(tǒng)延時(shí)噴放設(shè)定完畢、滅火系統(tǒng)檢修閥全部開啟、點(diǎn)火裝置準(zhǔn)備就緒等條件后，向油盤注入相應(yīng)的柴油量，油盤充滿火后30 s，啟動主變壓器細(xì)水霧滅火裝置。白鶴灘水電站主變壓器高壓細(xì)水霧滅火試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 白鶴灘水電站主變壓器高壓細(xì)水霧滅火試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，白鶴灘水電站主變壓器高壓細(xì)水霧滅火最長滅火用時(shí)25 s，滿足開式細(xì)水霧噴頭滅火要求[20]。

2.5 消防排水系統(tǒng)

主廠房消防排水系統(tǒng)利用各層地面排水溝排入尾水管廊道層排水溝，然后再排入廠內(nèi)滲漏集水井。副廠房消防排水系統(tǒng)利用各層地面排水溝將水匯集后排入最底層排水溝，然后排入廠內(nèi)滲漏集水井。主變洞消防排水系統(tǒng)上游側(cè)利用主變洞各層排水溝，并通過母線洞排水溝將水排入主廠房尾水管層排水溝。下游側(cè)利用各層地面排水溝排入主變洞排水溝，匯集后通過500 kV出線豎井底部排水孔排入主變洞下游側(cè)的排水廊道。消防電梯排水系統(tǒng)中的消防電梯底部設(shè)有排水設(shè)施，利用排水泵將水排入廠內(nèi)排水廊道，排水泵水量10 L/s。

3 地面建筑消防給排水系統(tǒng)

左岸500 kV地面出線場設(shè)有全廠控制管理樓，在控制管理樓、右岸500 kV地面出線場和左岸廠外油罐及油處理室內(nèi)分別設(shè)置不同容積的消防水池。在消防水池旁設(shè)有消防水泵房，在消防水泵房內(nèi)設(shè)有消火栓系統(tǒng)供水設(shè)備，主要包括一用一備2臺消防水泵、一用一備2臺增壓穩(wěn)壓泵、給水氣壓罐1座及1面配電控制柜。

3.1 消火栓給水系統(tǒng)

3.1.1 500 kV地面出線場

全廠控制管理樓設(shè)有室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)，在室外設(shè)置室外消火栓給水系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓水量10 L/s，室外消火栓水量15 L/s。室內(nèi)、室外消火栓給水系統(tǒng)為同一個(gè)高壓給水系統(tǒng)。室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間均按2 h計(jì)算。室內(nèi)消火栓布置滿足任何著火點(diǎn)有2股不小于10 m的充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)，管網(wǎng)成環(huán)狀布置，設(shè)閥門分段以便檢修。室外消火栓布置滿足間距不大于120 m，保護(hù)半徑不大于150 m，管網(wǎng)成環(huán)狀布置，設(shè)閥門分段以便檢修。

3.1.2 廠外油罐及油處理室

廠外油罐及油處理室設(shè)室內(nèi)、室外消火栓，均安裝有臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓布置滿足任何著火點(diǎn)有2股不小于10 m的充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)，管網(wǎng)成環(huán)狀布置，環(huán)狀官網(wǎng)設(shè)置分段閥門以便檢修。室外消火栓布置滿足間距不大于120 m，保護(hù)半徑不大于150 m，管網(wǎng)成環(huán)狀布置，設(shè)分段閥門以便檢修。室內(nèi)外消火栓水量均為25 L/s，室外消火栓系統(tǒng)的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按3 h計(jì)算。

3.1.3 廠外絕緣、透平油罐室水噴霧滅火系統(tǒng)

廠外絕緣、透平油罐室的機(jī)電設(shè)備消防系統(tǒng)由絕緣油罐和透平油罐兩部分組成，均采用成熟可靠的固定式水噴霧滅火方式。廠外透平油罐室和絕緣油罐室水噴霧滅火水量按一處起火設(shè)計(jì)，考慮透平油罐室布置4個(gè)油罐，以透平油罐室的水噴霧滅火水量作為水噴霧滅火系統(tǒng)的滅火水量。絕緣透平油罐水噴霧滅火噴射的水霧水量不小于13 L/min·m2，考慮適當(dāng)?shù)脑Ａ?，廠外絕緣油罐室和透平油罐室的水噴霧滅火水量取300 m3/h，噴霧水壓力約為0.5 MPa。絕緣油罐室和透平油罐室滅火水分別由設(shè)在進(jìn)水管上的雨淋閥組控制。

在廠外絕緣油罐室和透平油罐室門口設(shè)擋油檻一道，當(dāng)絕緣油罐室或透平油罐室發(fā)生火災(zāi)時(shí)，用以容納1個(gè)絕緣油罐或1個(gè)透平油罐的油量及噴霧滅火水。事故后絕緣油罐室或透平油罐室內(nèi)的油水混合物沉淀分層后運(yùn)出廠外處理。

3.2 自動噴水滅火給水系統(tǒng)

因全廠控制管理樓設(shè)有集中空調(diào)系統(tǒng)且總建筑面積大于3 000 m2，除設(shè)有室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)外，還設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)。全廠控制管理樓的自動噴水滅火系統(tǒng)按輕危險(xiǎn)等級設(shè)計(jì)，采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)。自動噴水滅火系統(tǒng)水量14 L/s。

消防水泵房內(nèi)設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)供水設(shè)備，主要包括一用一備2臺消防水泵，一用一備2臺增壓穩(wěn)壓泵，給水氣壓罐1座及1面配電控制柜。自動噴水滅火系統(tǒng)的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按不小于1 h確定。在全廠控制管理樓屋頂設(shè)消防水箱，水箱容積按10 min消防用水量計(jì)算，同時(shí)參考建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[21]國標(biāo)要求，確定消防水箱有效容積。

4 結(jié)語

本文以白鶴灘水電站工程防火消防為背景，通過對白鶴灘水電站給排水及消防系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行研究，開發(fā)出了一整套適用于大型水電站消防滅火的給排水系統(tǒng)，并給出了白鶴灘水電站消防給水系統(tǒng)、地下廠房及各地面建筑的消防水源、消火栓給水系統(tǒng)、地下廠房消防排水系統(tǒng)、地面建筑消火栓給水系統(tǒng)及自動噴水滅火給水系統(tǒng)全廠給排水設(shè)計(jì)方案。參照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，給出了加壓補(bǔ)水泵、補(bǔ)水管道、給水氣壓罐、增壓穩(wěn)壓泵等消防設(shè)備參數(shù)和噴霧水壓力、管道壓力、不同消防設(shè)備的水流量、水池水量等技術(shù)參數(shù)。

通過對水電站中的發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)、IG100氣體滅火系統(tǒng)及主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)等3個(gè)典型區(qū)域消防滅火特點(diǎn)進(jìn)行研究，給出了發(fā)電機(jī)水噴霧滅火系統(tǒng)、IG100氣體滅火系統(tǒng)及主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)等3個(gè)系統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)方案，并分析了消防設(shè)備間的聯(lián)動工作原理?？紤]到水電站實(shí)際情況，僅構(gòu)建了主變壓器細(xì)水霧滅火系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)體試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⑦M(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。結(jié)果表明，白鶴灘水電站主變壓器高壓細(xì)水霧滅火最長滅火用時(shí)25 s，滿足開式細(xì)水霧噴頭滅火要求，證明了金沙江白鶴灘水電站給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，可以為其他水電站給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。