220kV光伏電站升壓站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

摘要：光伏電站作為實(shí)現(xiàn)國家“碳中和、碳達(dá)峰”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要抓手，其所具有的消防安全狀態(tài)越來越受到重視。本文以某220kV光伏電站升壓站為例，從站區(qū)建（構(gòu)）筑物的防火分區(qū)、建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)、各系統(tǒng)的消防設(shè)施、水消防系統(tǒng)以及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等方面進(jìn)行分析，以期為光伏電站升壓站的消防設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：光伏電站；消防系統(tǒng)；設(shè)計(jì)參考引言在“碳達(dá)峰、碳中和”的背景下，光伏電站的建設(shè)已經(jīng)成為推動(dòng)我國能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展和實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要抓手。大型集中式光伏電站多分布于鄉(xiāng)村地區(qū)，光伏電站的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)光伏電站的安全具有至關(guān)重要的作用。本文以某220kV光伏電站升壓站為例，結(jié)合站區(qū)總平面布置和防火分區(qū)，對(duì)光伏電站升壓站消防系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究。一、站區(qū)總平面布置及防火分區(qū)（一）站區(qū)總平面布置本光伏電站建設(shè)1座電壓等級(jí)為220kV的升壓站，同步建設(shè)25MW/25MWh的電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)施。升壓站主要布置有綜合樓、生活污水設(shè)施、消防給水泵站、電氣樓、主變、事故油池、構(gòu)架、SVG以及儲(chǔ)能設(shè)施等。（二）防火分區(qū)本工程升壓站的防火分區(qū)詳見下表。（三）建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性分類及耐火等級(jí)[1]根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB50229-2019，本項(xiàng)目建（構(gòu)）筑物火災(zāi)類別如下表所示。（四）安全疏散及出口主要建筑物均設(shè)有不少于2個(gè)直通室外的安全通道；疏散門、疏散走道和疏散樓梯的凈寬度分別應(yīng)不小于0.9m、1.1m；房間不大于120m2且位于兩個(gè)安全出口之間時(shí)，房間疏散門的凈寬應(yīng)≥0.9m；房間布置在走道的端部，且房間內(nèi)任何一處到疏散門的直線距離不超過15m時(shí)，疏散門的凈寬應(yīng)≥1.4m；集中控制室、配電室等的門為甲級(jí)防火門，向疏散方向開啟。（五）消防車道生活區(qū)及生產(chǎn)區(qū)均有環(huán)形道路，道路寬度不小于4m，可作為站區(qū)的環(huán)形消防通道。（六）建筑物和構(gòu)筑物的防火間距[2]本工程建（構(gòu)）筑物的防火間距根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行布置，最小防火間距一般不小于10m或12m。在不滿足防火間距的地方，采取防火墻等適當(dāng)防火措施。二、站區(qū)各系統(tǒng)的消防設(shè)施（一）綜合樓及電氣樓消防設(shè)施根據(jù)表2可知，綜合樓為戊、二類建筑，電氣樓為丁、二類建筑，建筑物室內(nèi)設(shè)移動(dòng)式滅火器和室內(nèi)消火栓。根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50140-2005的相關(guān)要求，針對(duì)不同房間分別配置磷酸銨鹽干粉滅火器和二氧化碳滅火器。（二）電氣類消防設(shè)施1.主變消防設(shè)施本工程設(shè)置了1臺(tái)容量為250MVA的油浸式變壓器，根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》GB50229-2019規(guī)定，本項(xiàng)目主變需設(shè)置水噴霧、排油注氮等固定滅火系統(tǒng)，考慮到本工程設(shè)置有水消防系統(tǒng)，因此主變消防采用水噴霧滅火系統(tǒng)。此外，主變區(qū)域室外設(shè)置成品微型消防站1座。2.電纜防火[3]電纜的選型應(yīng)滿足防火要求，電纜的最小截面積需要考慮負(fù)荷電流以及短路熱穩(wěn)定，并對(duì)配電間、繼電器室及電氣預(yù)制艙通往外界的電纜通道進(jìn)出口進(jìn)行防火封堵。3.儲(chǔ)能區(qū)域防火[4]根據(jù)《預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站消防技術(shù)規(guī)范》T/CEC373-2020規(guī)定，預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站應(yīng)設(shè)置消防給水系統(tǒng)、儲(chǔ)能區(qū)設(shè)置專用消防箱和消防器材箱，電池預(yù)制艙內(nèi)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)。三、站區(qū)水消防（一）水消防系統(tǒng)本工程采用獨(dú)立的水消防系統(tǒng)。水消防系統(tǒng)應(yīng)覆蓋全站的消防用水需求，主要包括綜合樓室內(nèi)外水消防、附屬用房室外水消防和主變壓器水噴霧消防。消防水泵從消防水箱吸水升壓后供全站所有消防用水，消防給水管網(wǎng)在綜合樓及變壓器周圍呈環(huán)狀布置。站區(qū)室外環(huán)狀消防管網(wǎng)上設(shè)有室外消火栓，室外消火栓的間距應(yīng)≤60m。室外消防環(huán)管需要通過閥門進(jìn)行分隔，每段消防管道上的室外消火栓不能多于5個(gè)。（二）消防用水量和消防水壓計(jì)算升壓站區(qū)的消防用水僅考慮發(fā)生一次火災(zāi)的用水量，消防用水量應(yīng)同時(shí)考慮一處火災(zāi)的室內(nèi)消防用水和室外消防用水的總和，消防水系統(tǒng)的壓力需要滿足全站最不利用水點(diǎn)的壓力要求（升壓站區(qū)主要消防用水點(diǎn)的消防水量計(jì)算詳見表3；升壓站區(qū)主要消防用水點(diǎn)的水壓計(jì)算詳見表4）。從表3、表4的計(jì)算結(jié)果可以看出，本工程消防系統(tǒng)最大用水流量為95L/s，消防系統(tǒng)所需揚(yáng)程為578m，室內(nèi)、外消防所需最大一次消防用水總量為223.2m3。（三）消防給水系統(tǒng)設(shè)備選擇1.消防水泵本工程消防水泵站配置有2臺(tái)電動(dòng)消防水泵，一套消防穩(wěn)壓裝置，消防水泵根據(jù)計(jì)算的消防用水量和揚(yáng)程進(jìn)行配置，具體如下：電動(dòng)消防水泵（共兩臺(tái)，一用一備）：Q=95L/s，H=60m；表3升壓站區(qū)主要消防用水點(diǎn)水量計(jì)算表[5]序號(hào)防火區(qū)域消防用水量（L/s）火災(zāi)延續(xù)時(shí)間（h）消防用水量合計(jì)（m3）1綜合樓室外消火栓152室內(nèi)消火栓1021802主變室外消火栓152水噴霧800.4223.23儲(chǔ)能室外消火栓203216表4升壓站區(qū)主要消防用水點(diǎn)水壓計(jì)算表序號(hào)消防設(shè)施所需揚(yáng)程（m）升壓站主要建筑物綜合樓主變儲(chǔ)能1最不利點(diǎn)滅火位置（m）3.67.322消防水源最低水位（m）0.50.53消火栓栓口最低水壓（m）35-354固定滅火裝置所需水頭（mH2O）-35-5泵房及管網(wǎng)水頭損失（mH2O）1515156合計(jì)（mH2O）54.157.852消防穩(wěn)壓系統(tǒng)（兩臺(tái)消防穩(wěn)壓泵，1個(gè)穩(wěn)壓罐）Q=2L/s，H=65m，穩(wěn)壓罐有效容積為≮450L。2.消防水泵房消防水泵安裝在一體化消防水泵房內(nèi)，為地上結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸為5.00m×9.00m×3.80m，消防水泵為自灌式進(jìn)水，每臺(tái)水泵均設(shè)置獨(dú)立吸水管從消防水池吸水。3.消防水箱根據(jù)消防用水量的計(jì)算，綜合樓在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)消防用水總量所需最大一次消防用水總量為223.2m3。本工程一體化消防泵站消防水箱的規(guī)格尺寸為11.00m×9.00m×3.80m，有效容積為250m3，并考慮了消防用水不作他用的措施，火災(zāi)撲滅后，貯水箱能迅速補(bǔ)水，其補(bǔ)水時(shí)間不超過48小時(shí)。4.消防給水管網(wǎng)從消防水泵房內(nèi)引出2條消防給水管道接至全站消防給水管網(wǎng)，在綜合樓、主變及儲(chǔ)能區(qū)域均呈環(huán)狀布置。當(dāng)其中1條水管檢修時(shí)，其余的出水管應(yīng)能滿足全部用水量。四、火災(zāi)報(bào)警及控制系統(tǒng)[6][7]（一）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)本項(xiàng)目設(shè)置一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。在電氣樓控制室內(nèi)設(shè)置火災(zāi)報(bào)警控制器一臺(tái)，電氣樓控制室直接負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)各監(jiān)控區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)控，并送至主控制中心?；馂?zāi)報(bào)警控制器設(shè)置火災(zāi)應(yīng)急廣播系統(tǒng)主機(jī)。廣播系統(tǒng)主機(jī)可以實(shí)現(xiàn)升壓站各區(qū)域的廣播，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)按照規(guī)范要求自動(dòng)接通報(bào)警區(qū)域的揚(yáng)聲器。（二）火災(zāi)報(bào)警設(shè)置區(qū)域根據(jù)升壓站布置，將本工程分為如下幾個(gè)報(bào)警分區(qū)進(jìn)行檢測和控制：綜合樓、電氣樓、儲(chǔ)能區(qū)域等。（三）火災(zāi)報(bào)警及消防系統(tǒng)聯(lián)鎖空調(diào)機(jī)組和風(fēng)機(jī)控制：當(dāng)火災(zāi)報(bào)警探測器探測到火災(zāi)后，火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)通過輸出模塊聯(lián)動(dòng)切除相應(yīng)防護(hù)區(qū)域內(nèi)的空調(diào)機(jī)組和風(fēng)機(jī)的配電箱電源，并通過信號(hào)輸入模塊返回配電箱電源回路接觸器狀態(tài)信號(hào)。消火栓控制：綜合樓內(nèi)位于主通道的室內(nèi)消火栓均設(shè)置就地報(bào)警按鈕?；馂?zāi)報(bào)警控制器接收到報(bào)警信息時(shí)，根據(jù)火災(zāi)發(fā)生區(qū)域選擇開啟電動(dòng)消防水泵。消防水泵的動(dòng)作信號(hào)應(yīng)反饋至火災(zāi)報(bào)警控制器。五、消防供電（一）消防電源火災(zāi)報(bào)警控制器采用雙電源供電，一路接自220VUPS，另一路接自380V配電裝置。消防水泵采用雙電源供電，兩路接自380V配電裝置不同開關(guān)柜。應(yīng)急照明＼電源取自應(yīng)急照明電源裝置，應(yīng)急照明電源裝置采用雙電源供電，一路接自220V直流系統(tǒng)，另一路接自380V配電裝置。消防電源電纜均采用耐火電纜。（二）應(yīng)急照明[8]綜合樓、電氣樓疏散通道設(shè)置應(yīng)急照明。應(yīng)急照