水電站火災自動報警系統的設計

李巧炎

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

1 概述

水電站的建設由于水源落差的原因，多選擇在遠離城鎮的山區且交通不便。電站內的電氣設備眾多，場所分布復雜多樣。同時因“無人值班（少人值守）”的模式推廣，水電站火災報警完全靠人工預警、干預，是不現實的。因此為確保人民生命財產的安全,火災自動報警及消防聯動系統設計成為水電站設計中最重要的設計內容之一。

2 設計前的準備工作

消防火災自動報警設計前應考慮以下三個方面：

（1）詳細了解水電站的發電機裝機容量；主變壓器設置的位置和容量；電站的建筑物、構筑物和電站廠房結構和廠房布置圖；水機、電氣專業的設備布置；設備房間的尺寸。

（2）確定火災報警系統總體規劃如探測器的點數，聯動控制的點數和位置，以及風機，防火閥，雨淋閥的消防聯動關系?；馂淖詣訄缶到y管線的走向布置。

（3）不同的場合使用不同的探測器，不同的設備采用不同的滅火設備。如水電站常用的探測器的種類，點型光電感煙火災探測器、點型感溫煙火災探測器、點型復合式感煙感溫煙火災探測器、線型光束感煙火災探測器、點型紫外火焰探測器、纜式線型定溫火災探測器等。

3 火災自動報警及聯動系統設計的主要任務

水電站火災自動報警系統的主要任務是對水電站的主、副廠房、開關站的各功能設備房間及重要機電設備場所的火情進行全天候監測，對水泵控制柜、防火排煙設備、水噴霧滅火設備和氣體滅火設備的工作狀態等進行24 h不間斷地監視。并在火災時及時發現失火設備和失火位置，控制防火排煙設備,滅火設備進行相應的控制，以保障運行人員人身安全和設備的安全。

4 火災自動報警及聯動系統的組成和功能

（1）火災探測報警系統?；馂奶綔y報警系統由火災報警控制器、觸發器件和火災警報裝置等組成，它能及時、準確地探測被保護對象的初起火災，并做出報警響應，從而使建筑物中的人員有足夠的時間在火災尚未發展蔓延到危害生命安全的程度時疏散至安全地帶，是保障人員生命安全的最基本的建筑消防系統。

（2）消防聯動控制系統。消防聯動控制系統是指當火災發生后，火災探測設備接收火災信號，傳遞給主機，主機按設定的控制邏輯可自動或手動向各相關的受控設備發出聯動控制信號，受控設備向主機反饋狀態信號。

在火災自動報警系統中，火災報警控制器和消防聯動控制器是核心組件，是系統中火災報警與警報的監控管理樞紐和人機交互平臺。

5 水電站火災自動報警及聯動系統的設計

為了及時發現和通報火災，防止和減少火災危害，保障人員和設備安全，根據“預防為主，防消結合”的方針，水電廠設置全站火災自動報警及聯動系統?；馂淖詣訄缶到y的設計按照《火災自動報警系統設計規范》（GB 50116-2013）和《水力發電廠火災自動報警系統設計規范》（DL/T 5412-2009）等進行。

根據水電站的特點，水電站的消防控制中心設置在中控室。在中控室內裝設火災自動報警及聯動系統控制柜，負責接收顯示全站感煙探測器、感溫探測器、紅外光束感煙探測器、手動報警按鈕、雨淋閥、水泵、風機和防火閥等設備的狀態信息。火災自動報警及聯動系統運用二總線通訊技術，配合在水電廠重要部位裝設的火災探測器及其它現場可編址的輸入、輸出模塊，組成一個全自動集中火災報警及消防聯動系統，實時監視全站的火警情況。一旦發生火災，發出聲光警報信號，并可通過火災自動報警及聯動系統的總線控制和多線控制方式，自動控制消防水泵、排風、排煙風機等的啟和停，雨淋閥組的開啟，以及防火閥的開或關，完成預定的功能，或提醒運行人員和檢修人員作出相應的操作或處置。同時，為了方便值班人員監視、管理和控制火災自動報警及聯動系統設備，通常配置一套彩色顯示系統，可對消防系統設備進行圖形化顯示，火警時提示值班人員正確處理和操作。

（1）火災探測器設置。水電站火災報警探測器設計和設備選型，應充分考慮到被保護物的火災危險性和火災特點，合理選擇，妥善布置，充分發揮其功能。力求做到有效監控和減少誤報，保證有火災發生時，能及時得到有效的控制和撲滅火災。

在水電站主廠房，主變室，GIS室等開放性大空間，且具地面距離大于12 m，應選用紅外光束感煙探測器，它具有監測面積大、靈敏度高、探頭數量少、經濟合理等特點。安裝紅外光束感煙探測器時應注意保證其接收端避開日光和人工光源的直接照射。

我們設計的許多國外水電站，他們都采用美國NFPA標準對發電機組防火要求比較高，通常選用2個紫外火焰探測器對發電機火災進行監測。紫外火焰探測器具有較高的抗干擾能力，不受風雨、高溫、高濕及自然人工光源等影響，可良好的工作于室內或室外環境。安裝紫外火焰探測器時應注意周圍環境，在探測區域內不得使用電氣焊，鎢鹵燈，閃光燈等一切紫外照明。

對柴油發電機室、油灌室、油處理室、蓄電池室等有爆炸危險性的場所應選用防爆型探測器。

在開關站、電站廠房電纜溝、電纜道、電纜橋架、電纜夾層等處選用纜式線型定溫火災探測器。報警溫度宜選擇為85℃，以監視電纜的火警情況。在防火等級要求高的電纜室內同時也可在房間頂板設置感煙探測器,實現雙重保護。

主變壓器的火災監測，一般是在主變壓器上設置一套纜式線型定溫火災探測器。纜式線型定溫火災探測器報警選擇溫度為105℃，以監視主變壓器的火警情況。需要說明的是現在這種探測器已有纜式線型差定溫火災探測器，由于采用了差溫報火警，提高了火警的識別靈敏度，火災發生時能夠更快的，及時地報火警。

我們在設計地下式廠房的水電站時，進廠隧道的消防采用消火栓加纜式線型定溫火災探測器,纜式線型定溫火災探測器一般安裝在隧道車道上部，當發生火災時燃燒使空氣溫度上升到特定值而引起報警，能及時的報火警。

根據消防規程規范要求,設置固定式滅火裝置的重要的電氣設備,如發電機、主變壓器消防水噴霧或氣體滅火系統需配置感煙、感溫兩種探測器或2個纜式線型定溫火災探測器。當兩個探測器同時發生出火警信號時,火災自動報警及聯動系統才能確認為火災，啟動消防設備進行滅火。若兩種探測器中任一種探測器發生報警信號時 ,控制器只能發出聲光報警信號,告知值守人員去現場確認火災后,才能確定是否啟動消防聯動設備。

通常在空壓機室、油灌及油處理室、柴油發電機室設置點型感溫火災探測器，在廠房內其它設備間如：中控室、通信室、計算機室、高低壓配電間、電氣實驗室、水泵房、辦公室、會議室、走廊設置點型感煙火災探測器。

總之，對于選擇火災探測器的類型，應根據火災的特點及探測區域的環境來選擇。

（2）手動火災報警按鈕、火災聲光警報裝置、消火栓按鈕的設置。手動火災報警按鈕是在有人確認火災后，人為報火警的一種方式。水電站手動火災報警按鈕的設置為從一個防火分區內的任何位置到最鄰近的一個手動火災報警按鈕的距離不大于30 m。主要設置在每臺發電機的區域，每層樓梯的出入口處。

火災聲光警報裝置設置在水電廠在每層樓梯的出入口處。以滿足告知所有人員發生火災要求。

消火栓按鈕的作用是發出火災信號，給出使用消火栓位置的信息，并可以通過火災自動報警及聯動系統啟動消防水泵。每一個室內消火栓箱內均設置有消火栓按鈕。

（3）消防聯動控制的設置。水電站火災自動報警及聯動系統設計，依據《火災自動報警系統設計規范》及其相關規范，通常設計為自動和手動聯動控制方式，但在實際應用中也存在一些矛盾。為了避免由于自動聯動引起的誤動作，在實際使用中對一些重要的設備的消防設施往往采取人工確認、手動控制滅火的控制方式。如水電站發電機水噴霧滅火系統，在機組火災自動報警控制器發出火災報警信號后，由值班人員現場確認火災后，斷開發電機斷路器和滅磁開關，在火災自動報警及聯動系統上或雨淋報警閥現地手動開啟雨淋報警閥，信號閥后進行滅火。

對于采用其它的集火災探測、報警和滅火為一體的固定式滅火系統，由于該系統獨立于電站火災報警及聯動系統運行，在發生火災時，應向水電站全站火災報警及聯動系統發出火災報警、滅火動作信號。如我們在嚴寒和寒冷地區設計的新疆幾個電站的主變壓器滅火，采用排油充氮滅火系統。

水電站的聯動設備應根據電站的特殊性，合理選擇控制方式，消防水泵、水噴霧雨淋閥和風機采用多線制控制方式，防火閥、電梯迫降等采用總線制控制方式。

火災報警系統具有與計算機監控系統進行通信的接口。

（4）消防專用電話系統和消防應急廣播系統的設置。根據水電站的實際情況，《水電工程設計防火規范》GB 50872-2014要求，消防專用電話可與水電工程調度電話合用，功能及布線應滿足能消防專用電話要求。

消防應急廣播與水電站設置的調度電話擴播系統合用，水電站的調度電話擴播系統具有分區廣播和全站廣播功能。

（5）火災自動報警及聯動系統控制柜的設置。水電站火災自動報警器所連接的火災探測器、手動報警按鈕和模塊等設備的總數和地址總數應符合《火災自動報警系統設計規范》的要求，總線短路隔離器每只隔離器保護的消防備總數不超過32點。采用并聯形式連接至火災報警控制器的某一回路?；馂膱缶刂破髟O備總數和地址總數，均不應超過3 200點。消防聯動控制器地址總數或火災報警控制器（聯動型）所控制的各類模塊總數不應超過1 600點。

火災自動報警及聯動系統的供電，在正常情況下，由廠用電母線供電，在事故情況下自動切換由火災自動報警及聯動系統設備配備的備用電源蓄電池供電。

（6）消防電源及配電系統設計。消防水泵和火災自動報警及聯動控制柜等用電設備電源設計時按二級負荷考慮，采用單獨的供電回路，使用雙電源。分別取自兩段廠用電母線，同時在電站設有應急柴油發電機，可以保證其用電的可靠性。消防電源配電電纜采用耐火電纜專線供電。

（7）火災自動報警系統設備的布線。①火災自動報警系統的電源線、消防聯動控制線采用耐火銅芯電線電纜，報警總線、消防應急廣播、消防專用電話采用阻燃耐火銅芯電線電纜。②電纜電線暗敷時，應采用金屬保護管暗敷于天花板上或墻壁內，其保護厚度不應小于3 cm。電纜電線明敷時，應穿金屬保護套管并涂防火涂料保護。

6 結 語

火災無情、重在防范。水電站火災自動報警系統對于預防控制火災，將其消滅在萌芽狀態，減少或避免因火災造成的損失起著非常重要的作用。對于新建的水電站火災自動報警系統若能按上述原則進行設計可以保障水電站安全運行。