220kV光伏電站升壓站消防系統(tǒng)設(shè)計研究

作者簡介：傅艷軍（1984- ），男，漢族，江西新干人，碩士，高級工程師，研究方向：光伏電站土建設(shè)計。

摘要：光伏電站作為實現(xiàn)國家“碳中和、碳達峰”戰(zhàn)略目標的重要抓手，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)危險性等級、各系統(tǒng)的消防設(shè)施、水消防系統(tǒng)以及火災(zāi)報警系統(tǒng)等方面進行分析，以期為光伏電站升壓站的消防設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：光伏電站；消防系統(tǒng)；設(shè)計參考

引言

在“碳達峰、碳中和”的背景下，光伏電站的建設(shè)已經(jīng)成為推動我國能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展和實現(xiàn)雙碳目標的重要抓手。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)計對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)，對光伏電站升壓站消防系統(tǒng)進行系統(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座電壓等級為220kV的升壓站，同步建設(shè)25MW/25MWh的電化學(xué)儲能設(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)危險性分類及耐火等級[1]

根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標準》GB50229-2019，本項目建（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且位于兩個安全出口之間時，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，疏散門的凈寬應(yīng)≥1.4m；集中控制室、配電室等的門為甲級防火門，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)移動式滅火器和室內(nèi)消火栓。根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》GB50140-2005的相關(guān)要求，針對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)計防火標準》GB50229-2019規(guī)定，本項目主變需設(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荷電流以及短路熱穩(wěn)定，并對配電間、繼電器室及電氣預(yù)制艙通往外界的電纜通道進出口進行防火封堵。

3.儲能區(qū)域防火[4]

根據(jù)《預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術(shù)規(guī)范》T/CEC373-2020規(guī)定，預(yù)制艙式儲能電站應(yīng)設(shè)置消防給水系統(tǒng)、儲能區(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)管需要通過閥門進行分隔，每段消防管道上的室外消火栓不能多于5個。

（二）消防用水量和消防水壓計算

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的壓力要求（升壓站區(qū)主要消防用水點的消防水量計算詳見表3；升壓站區(qū)主要消防用水點的水壓計算詳見表4）。

從表3、表4的計算結(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臺電動消防水泵，一套消防穩(wěn)壓裝置，消防水泵根據(jù)計算的消防用水量和揚程進行配置，具體如下：

電動消防水泵（共兩臺，一用一備）：Q=95L/s，H=60m；

表3升壓站區(qū)主要消防用水點水量計算表[5]序號防火區(qū)域消防用水量（L/s）火災(zāi)延續(xù)時間（h）消防用水量合計（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儲能室外消火栓203216

表4升壓站區(qū)主要消防用水點水壓計算表序號消防設(shè)施所需揚程（m）升壓站主要建筑物綜合樓主變儲能1最不利點滅火位置（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（mH2O）54.157.852消防穩(wěn)壓系統(tǒng)（兩臺消防穩(wěn)壓泵，1個穩(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水，每臺水泵均設(shè)置獨立吸水管從消防水池吸水。

3.消防水箱

根據(jù)消防用水量的計算，綜合樓在火災(zāi)延續(xù)時間內(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，貯水箱能迅速補水，其補水時間不超過48小時。

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、主變及儲能區(qū)域均呈環(huán)狀布置。當其中1條水管檢修時，其余的出水管應(yīng)能滿足全部用水量。

四、火災(zāi)報警及控制系統(tǒng)[6][7]

（一）火災(zāi)報警系統(tǒng)

本項目設(shè)置一套火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。在電氣樓控制室內(nèi)設(shè)置火災(zāi)報警控制器一臺，電氣樓控制室直接負責(zé)對系統(tǒng)各監(jiān)控區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)控，并送至主控制中心。

火災(zāi)報警控制器設(shè)置火災(zāi)應(yīng)急廣播系統(tǒng)主機。廣播系統(tǒng)主機可以實現(xiàn)升壓站各區(qū)域的廣播，當火災(zāi)發(fā)生時，火災(zāi)報警系統(tǒng)按照規(guī)范要求自動接通報警區(qū)域的揚聲器。

（二）火災(zāi)報警設(shè)置區(qū)域

根據(jù)升壓站布置，將本工程分為如下幾個報警分區(qū)進行檢測和控制：綜合樓、電氣樓、儲能區(qū)域等。

（三）火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)聯(lián)鎖

空調(diào)機組和風(fēng)機控制：當火災(zāi)報警探測器探測到火災(zāi)后，火災(zāi)報警控制系統(tǒng)通過輸出模塊聯(lián)動切除相應(yīng)防護區(qū)域內(nèi)的空調(diào)機組和風(fēng)機的配電箱電源，并通過信號輸入模塊返回配電箱電源回路接觸器狀態(tài)信號。

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)置就地報警按鈕。

火災(zāi)報警控制器接收到報警信息時，根據(jù)火災(zāi)發(fā)生區(qū)域選擇開啟電動消防水泵。消防水泵的動作信號應(yīng)反饋至火災(zāi)報警控制器。

五、消防供電

（一）消防電源

火災(zāi)報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)急照明采用交流照明燈，由應(yīng)急照明配電箱供電或采用自帶應(yīng)急電源的交流照明燈。

結(jié)語

光伏電站是實現(xiàn)雙碳目標的重要支撐。本文以某項目220kV光伏電站升壓站為例，結(jié)合《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標準》等規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，對光伏電站升壓站的防火分區(qū)及總平面布置、各系統(tǒng)的消防設(shè)施、水消防系統(tǒng)以及火災(zāi)報警系統(tǒng)進行分析，確保光伏電站的消防安全。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標準：GB50229—2019[S].北京：中國計劃出版社，2019.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑設(shè)計防火規(guī)范：GB50016—2014[S].北京：中國計劃出版社，2019.

[3]國家能源局.電力設(shè)備典型消防規(guī)程：DL5027—2015[S].北京：中國電力出版社，2015.

[4]中國電力企業(yè)聯(lián)合會.預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術(shù)規(guī)范：T/CEC373—2020[S].北京：中國電力出版社，2020.

[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范：GB50974-2014[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[6]王德平，張圓，楊振.光伏發(fā)電站消防設(shè)計研究[J].通信電源技術(shù)，2018（03）：81-82.

[7]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范：GB50116-2013[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[8]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準：GB51309-2018[S].北京：中國計劃出版社，2014.