220kV光伏電站升壓站消防系統設計研究

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：光伏電站土建設計。

摘要：光伏電站作為實現國家“碳中和、碳達峰”戰略目標的重要抓手，其所具有的消防安全狀態越來越受到重視。本文以某220kV光伏電站升壓站為例，從站區建（構）筑物的防火分區、建筑物的火災危險性等級、各系統的消防設施、水消防系統以及火災報警系統等方面進行分析，以期為光伏電站升壓站的消防設計提供參考。

關鍵詞：光伏電站；消防系統；設計參考

引言

在“碳達峰、碳中和”的背景下，光伏電站的建設已經成為推動我國能源清潔低碳轉型發展和實現雙碳目標的重要抓手。大型集中式光伏電站多分布于鄉村地區，光伏電站的消防系統設計對光伏電站的安全具有至關重要的作用。本文以某220kV光伏電站升壓站為例，結合站區總平面布置和防火分區，對光伏電站升壓站消防系統進行系統研究。

一、站區總平面布置及防火分區

（一）站區總平面布置

本光伏電站建設1座電壓等級為220kV的升壓站，同步建設25MW/25MWh的電化學儲能設施。升壓站主要布置有綜合樓、生活污水設施、消防給水泵站、電氣樓、主變、事故油池、構架、SVG以及儲能設施等。

（二）防火分區

本工程升壓站的防火分區詳見下表。

（三）建筑火災危險性分類及耐火等級[1]

根據《火力發電廠與變電站設計防火標準》GB50229-2019，本項目建（構）筑物火災類別如下表所示。

（四）安全疏散及出口

主要建筑物均設有不少于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≥0.9m；房間布置在走道的端部，且房間內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≥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

生活區及生產區均有環形道路，道路寬度不小于4m，可作為站區的環形消防通道。

（六）建筑物和構筑物的防火間距[2]

本工程建（構）筑物的防火間距根據相關規程規范要求進行布置，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、站區各系統的消防設施

（一）綜合樓及電氣樓消防設施

根據表2可知，綜合樓為戊、二類建筑，電氣樓為丁、二類建筑，建筑物室內設移動式滅火器和室內消火栓。根據《建筑滅火器配置設計規范》GB50140-2005的相關要求，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）電氣類消防設施

1.主變消防設施

本工程設置了1臺容量為250MVA的油浸式變壓器，根據《火力發電廠與變電站設計防火標準》GB50229-2019規定，本項目主變需設置水噴霧、排油注氮等固定滅火系統，考慮到本工程設置有水消防系統，因此主變消防采用水噴霧滅火系統。此外，主變區域室外設置成品微型消防站1座。

2.電纜防火[3]

電纜的選型應滿足防火要求，電纜的最小截面積需要考慮負荷電流以及短路熱穩定，并對配電間、繼電器室及電氣預制艙通往外界的電纜通道進出口進行防火封堵。

3.儲能區域防火[4]

根據《預制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術規范》T/CEC373-2020規定，預制艙式儲能電站應設置消防給水系統、儲能區設置專用消防箱和消防器材箱，電池預制艙內設置氣體滅火系統。

三、站區水消防

（一）水消防系統

本工程采用獨立的水消防系統。水消防系統應覆蓋全站的消防用水需求，主要包括綜合樓室內外水消防、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，消防給水管網在綜合樓及變壓器周圍呈環狀布置。站區室外環狀消防管網上設有室外消火栓，室外消火栓的間距應≤60m。室外消防環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

升壓站區的消防用水僅考慮發生一次火災的用水量，消防用水量應同時考慮一處火災的室內消防用水和室外消防用水的總和，消防水系統的壓力需要滿足全站最不利用水點的壓力要求（升壓站區主要消防用水點的消防水量計算詳見表3；升壓站區主要消防用水點的水壓計算詳見表4）。

從表3、表4的計算結果可以看出，本工程消防系統最大用水流量為95L/s，消防系統所需揚程為578m，室內、外消防所需最大一次消防用水總量為223.2m3。

（三）消防給水系統設備選擇

1.消防水泵

本工程消防水泵站配置有2臺電動消防水泵，一套消防穩壓裝置，消防水泵根據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升壓站區主要消防用水點水量計算表[5]序號防火區域消防用水量（L/s）火災延續時間（h）消防用水量合計（m3）1綜合樓室外消火栓152室內消火栓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升壓站區主要消防用水點水壓計算表序號消防設施所需揚程（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泵房及管網水頭損失（mH2O）1515156合計（mH2O）54.157.852消防穩壓系統（兩臺消防穩壓泵，1個穩壓罐）Q=2L/s，H=65m，穩壓罐有效容積為≮450L。

2.消防水泵房

消防水泵安裝在一體化消防水泵房內，為地上結構，規格尺寸為5.00m×9.00m×3.80m，消防水泵為自灌式進水，每臺水泵均設置獨立吸水管從消防水池吸水。

3.消防水箱

根據消防用水量的計算，綜合樓在火災延續時間內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

從消防水泵房內引出2條消防給水管道接至全站消防給水管網，在綜合樓、主變及儲能區域均呈環狀布置。當其中1條水管檢修時，其余的出水管應能滿足全部用水量。

四、火災報警及控制系統[6][7]

（一）火災報警系統

本項目設置一套火災自動報警系統。在電氣樓控制室內設置火災報警控制器一臺，電氣樓控制室直接負責對系統各監控區域實施監控，并送至主控制中心。

火災報警控制器設置火災應急廣播系統主機。廣播系統主機可以實現升壓站各區域的廣播，當火災發生時，火災報警系統按照規范要求自動接通報警區域的揚聲器。

（二）火災報警設置區域

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

（三）火災報警及消防系統聯鎖

空調機組和風機控制：當火災報警探測器探測到火災后，火災報警控制系統通過輸出模塊聯動切除相應防護區域內的空調機組和風機的配電箱電源，并通過信號輸入模塊返回配電箱電源回路接觸器狀態信號。

消火栓控制：綜合樓內位于主通道的室內消火栓均設置就地報警按鈕。

火災報警控制器接收到報警信息時，根據火災發生區域選擇開啟電動消防水泵。消防水泵的動作信號應反饋至火災報警控制器。

五、消防供電

（一）消防電源

火災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配電裝置不同開關柜。應急照明＼電源取自應急照明電源裝置，應急照明電源裝置采用雙電源供電，一路接自220V直流系統，另一路接自380V配電裝置。消防電源電纜均采用耐火電纜。

（二）應急照明[8]

綜合樓、電氣樓疏散通道設置應急照明。應急照明采用交流照明燈，由應急照明配電箱供電或采用自帶應急電源的交流照明燈。

結語

光伏電站是實現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，結合《火力發電廠與變電站設計防火標準》等規范的相關規定，對光伏電站升壓站的防火分區及總平面布置、各系統的消防設施、水消防系統以及火災報警系統進行分析，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建設部.火力發電廠與變電站設計防火標準：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建設部.建筑設計防火規范：GB50016—2014[S].北京：中國計劃出版社，2019.

[3]國家能源局.電力設備典型消防規程：DL5027—2015[S].北京：中國電力出版社，2015.

[4]中國電力企業聯合會.預制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術規范：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建設部.消防給水及消火栓系統技術規范：GB50974-2014[S].北京：中國計劃出版社，2014.

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

[7]中華人民共和國住房和城鄉建設部.火災自動報警系統設計規范：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建設部.消防應急照明和疏散指示系統技術標準：GB51309-2018[S].北京：中國計劃出版社，2014.