抽水蓄能電站發電電動機消防設施配置及聯動控制邏輯設計探討

張永會 常龍 滕巍 張博

摘 要 通過分析抽水蓄能電站發電電動機火災原因和特點，探討并提出了抽水蓄能電站發電電動機火災報警探測器、自動滅火系統的選型和設置要求以及消防聯動控制邏輯方式。

關鍵詞 抽水蓄能電站;發電電動機;火災自動報警系統;自動滅火系統;聯動控制邏輯

前言

發電電動機的火災防控是抽水蓄能電站消防工作的重點，我國抽水蓄能電站分布廣、建設年代跨度大，造成很多電站之間的消防配置不盡相同，甚至在個別電站的局部位置出現消防設施應配未配、配置不到位的情況，給電站消防安全的精細化管理帶來了一定的困難。

1發電電動機火災危險性分析

發電電動機主要由定子、轉子、上導軸承、推力及下導軸承和輔助部分組成，抽水蓄能電站在電網中主要起調峰填谷作用，機組起動停止頻繁，同時還需經常作調頻、調相運行，工況轉換也很頻繁，發電電動機處于這樣頻繁變化的運行條件下，其內部溫度變化自然十分劇烈，進而影響發電機的絕緣。發電機線槽內，定子線棒絕緣表面電場分布不均勻的，當局部場強達到一定數值時，在通風槽口處出現暈光放電，使線棒表面防暈層、主絕緣、槽楔和墊條出現膠粘劑變質、碳化，導致股線松散、絕緣老化、短路現象，進而引發起火[1]。

2發電電動機消防配置

由于抽水蓄能電站發電電動機一般布置于地下廠房內，其火災、爆炸的危險性較大，撲救困難，根據發電電動機火災發生原因和特點，設置合理的火災自動報警及自動滅火系統，對于保障整個抽水蓄能電站的安全運行是一種重要的技術手段。下面將分別從火災自動報警系統和自動滅火系統兩方面探討發電電動機的消防配置。

2.1 火災自動報警系統

發電電動機內部電氣故障是引起火災的主要原因，在散熱系統的作用下，其表現特征為發電電動機機坑內溫度的快速升高，因此探測發電電動機火災的探測器應選擇感溫火災探測器為主，由于抽水蓄能電站發電電動機在發電工況或電動工況時，其定子繞組和轉子繞組溫升均比較高，可達60K以上，采用普通點型感溫火災探測器很容易引起誤報警。感溫棒的應用范圍廣，可適用于各種不適宜使用傳統感溫探測器的惡劣環境，報警溫度設置靈活，可根據不同的場合選用不同額定動作溫度，且報警響應迅速。為了防止感溫棒誤報警，考慮到定子繞組和轉子繞組的溫升，宜選取報警溫度為105℃的感溫棒，感溫棒的設置要求可參考點式感溫火災探測器，將感溫棒布置于發電機上機架的下方，為了更好進行火災探測，感溫棒可采用環形布置。

采用多種探測手段相結合，能有效防止誤報，機組機坑內除了設置感溫棒外，還可設置點式感煙探測器或吸氣式感煙探測器，根據發電機機坑內的實際情況，點式感煙探測器和吸氣式感煙探測器的采樣點也應采用環形布置。有多臺發電電動機時，每臺發電電動機應獨立設置一套火災自動報警及消防控制系統，以提高系統可靠性[2]。

2.2 自動滅火系統

抽水蓄能電站發電電動機滅火方式可以采用自動水噴霧滅火、細水霧滅火、氣體滅火或者泡沫滅火等。根據調研，國內已建和在建的抽水蓄能電站中，除了南網和沂蒙抽水蓄能電站發電電動機采用的是氣體（CO2）滅火方式外，其他抽水蓄能電站的發電電動機均采用的水噴霧滅火方式。

水噴霧滅火系統是利用水噴霧噴頭把水粉碎成細小的水霧滴之后噴射到正在燃燒的物質表面，通過表面冷卻、窒息及乳化、稀釋的同時作用實現滅火。水噴霧系統不僅可以提高撲滅固體火災的滅火效率，同時由于水霧不會造成液體飛濺，電氣絕緣性好，因此在撲滅可燃液體火災、電氣火災中得到廣泛應用。抽水蓄能電站因其水質較好，埋深大，取水方便，因此推薦發電電動機消防滅火采用自動水噴霧滅火方式。

抽水蓄能電站發電電動機的滅火水源取自下水庫。對于消防滅火系統水壓能夠滿足發電電動機消防滅火要求的電站，可采用自流供水;對于消防滅火系統水壓不足的電站，需設置水泵進行加壓。每臺發電電動機的消防水取自發電機消防供水總管，經手動閥、雨淋閥、自動化元件等供至發電機機坑內部，在發電電動機定子上下端部設置兩圈環管，噴頭布置在環管引出的小支管上[3]。

3聯動控制邏輯

對于抽水蓄能電站發電電動機火警的聯動控制邏輯，在現有相關規范中已有所規定，但相關規定并不統一，為了合理處理發電電動機電氣故障或火災事故，同時兼顧抽水蓄能電站的生產管理需求，發電電動機的火警動作邏輯建議采用以下方式：

（1）當有且僅有一路探測器報警時，自動發火警信號并上報全廠火災自動報警系統及機組監控系統。

（2） 當兩路探測器同時報警時，通過硬布線回路輸出信號給計算機監控系統，該機組立即執行電氣事故停機流程。

（3）發電電動機自動滅火裝置的聯動控制信號應采用兩個獨立的火災探測器報警信號的“與”邏輯組合，且自動啟動回路中發電機差動保護動作、GCB分位、滅磁開關分位鎖信號同時滿足時，直接自動觸發滅火設施。

（4）發電電動機自動滅火裝置的消防控制室手動啟動控制回路中應具有GCB分位、滅磁開關分位閉鎖信號[4]。

5結束語

發電電動機是抽水蓄能電站極其重要的電氣設備，由于電站區域的不同、建設單位及設計單位的不同，未形成一套統一的消防設備配置標準以及聯動控制邏輯，不利于抽水蓄能電站的消防安全管理。本文提出的發電電動機消防配置及聯動控制邏輯，希望對提高抽水蓄能電站消防工作標準化水平，提升消防設施的安全水平和消防安全的管理效率有所借鑒。

參考文獻

[1] GB 50872-2014.水電工程設計防火規范[S].北京：中國標準出版社，2014.

[2] GB 50116-2013.火災自動報警系統設計規范[S].北京：中國標準出版社，2013.

[3] DL 5027-2015.電力設備典型消防規程[S].北京：中國標準出版社，2015.

[4] GB/T 11805-2008.水輪發電機組自動化元件（裝置）及其系統基本技術條件[S].北京：中國標準出版社，2008.