变电站给排水作为变电站重要部分,对变电站的运行有着重要的影响。500kv变电站给排水系统一般分为给水系统、排水系统和消防系统。本文针对变电站给排水及消防设计的实际情况逐一进行了深入分析及探讨,可以为合理设计变电站并保障其节能运行贡献一份力量。
1变电站的给排水设计特点
1.1给水系统
表1某500kv变电站综合生活用水量表
1.2雨水系统
1.3污水系统
1.4事故油系统
变电站内电气设备众多,大多为带油设备,如变压器、电容电抗、GIS装置等。为防止事故时火灾蔓延,变压器之间、电容电抗之间各自设置防火墙隔离,设备下方设置油坑,油坑上方设置格栅及鹅卵石。事故油通过水封井、事故油管道及水井排放至总事故油池。油池设置油水分离装置,变压器油回收利用。根据GB50229—2019《火力发电厂与变电站设计防火标准》(以下简称《火规》):“户外单台油量为1000kg以上的电气设备,应设置贮油或挡油设施,其容积宜按设备油量的20%设计,并能将事故油排至总事故油池。贮油或挡油设施应大于设备外廓每边各1m。总事故油池有效容积按照最大一台设备的100%油量考虑。”[1]相较于GB50229—2006,总事故油池的有效容积由按照最大一台设备的60%油量考虑变更为按照100%油量设计,因此,较早之前运行的这些变电站在改建和扩建时,需考虑改造事故油池,使其有效容积满足最大一台变压器100%油量的要求。
1.5绿化水系统
绿化水管可从生活给水管网上引接,引接处设置倒流防止器,也可采用污水处理设备回收处理后的达标水。
2变电站的消防设计特点
变电站的消防设计考虑站区各类火灾的防止和扑灭,立足自救。根据“预防为主,防消结合”的消防工作方针,在设计中严格执行国家有关防火规范和标准,优先采用防火材料,在加强火灾监测报警的基础上,对重要设备采用相应的消防措施。变电站消防一般分常规水消防系统、水喷雾系统、气体灭火系统及灭火器系统,较早之前的变电站主变消防还采用泡沫喷雾灭火系统。
2.1常规水消防系统
根据《火规》要求:“变电站内建筑物满足耐火等级不低于二级,体积不超过3000m3,且火灾危险等级为戊类时,可不设消防给水。”[1]
室内消防则根据规范要求,交流变电站的主控制楼、继电器室、高压配电装置楼(无充油设备)、阀厅、户内直流开关场(无充油设备)、空冷器室、生活/工业消防水泵房、生活污水/雨水泵房、水处理室、占地面积不大于300m2的建筑,可不设室内消火栓。除上述建筑外,建筑物需设置室内消火栓系统,当室外消火栓设计流量大于20L/s,且室内消火栓超过10个时,室内消防管布置成环状,室内不少于两根进水管,室内消火栓的间距不大于30m。屋顶设置高位消防水箱,与室内消火栓系统连接。
户外变电站消防用水量计算示例如表2所示。
2.2水喷雾系统
《火规》第11.5.4条规定:“单台容量为125MVA及以上的油浸变压器、200Mvar及以上的油浸电抗器应设置水喷雾灭火系统或其他固定式灭火装置。”[1]其他固定灭火系统主要指排油注氮灭火装置,但排油注氮对于变压器的报警信号、火灾信号要求很高,设计中应采取措施避免误动作,且变压器火灾后大部分油从箱体开裂处喷出,在变压器外部燃烧,排油注氮装置不能对其发挥作用,需要采取其他手段防止火灾的蔓延。因此,变电站中变压器固定灭火较少采用排油注氮,多为水喷雾系统。
水喷雾系统由水源、消防泵、稳压装置、管道、雨淋阀组、过滤器、水雾喷头和火灾探测系统等组成,一般和常规水消防系统合用一套消防泵及管网。自消防水环管上引一路消防水管接至雨淋阀室,通过雨淋阀组再接至变压器的水喷雾灭火管网,最后通过高速离心式水雾喷头实施水喷雾灭火。变压器周围设水喷雾环管,水雾喷头的理论数量按保护对象的保护面积、设计供给强度和喷头流量特性经计算确定,实际布置水雾喷头总流量需大于理论流量,且应根据喷头的雾化角、有效射程、与保护对象的距离,绘制水雾喷头曲线及包络线,实际喷头的布置需完全覆盖变压器本体、油枕、散热器、集油坑表面,其中变压器绝缘子升高座孔口需单独设喷头保护。水雾喷头之间的水平距离与垂直距离需满足水雾锥相交的要求[3]。水雾喷头应带过滤器,以防止喷头堵塞。水喷雾管道及喷头还需核实与电缆及设备的带电安全距离。变压器水喷雾管道布置示例图如图1所示。
2.3气体灭火系统
根据DL5027—2015《电力设备典型消防规程》及《国网设备部关于印发变电站(换流站)消防设备设施等完善化改造原则(试行)的通知》(设备变电(2018〕15号)要求,在电缆竖井和电缆隧道设置悬挂式超细干粉、气溶胶或火探管式灭火装置,变电站一般在电缆层、电缆竖井增设超细干粉灭火装置。
变电站地下电缆层和室内电缆竖井配置非储压式悬挂式超细干粉灭火装置。超细干粉自动灭火装置工作流程图如图2所示。
2.4泡沫喷雾灭火系统
较早之前的变电站多采用泡沫喷雾灭火系统,根据最新的消防规范,主变消防采用水喷雾灭火系统,泡沫喷雾灭火系统逐渐淘汰。
2.5移动式灭火器系统
对室内建筑物和主变区域,均按GB50140—2005《建筑灭火器配置设计规范》、GB50229—2019《火力发电厂与变电站设计防火标准》及DL5027—2015《电力设备典型消防规程》的要求,设置不同类型的移动式灭火器。在明显和便于取用的地点均设灭火器箱,灭火器分别按规范要求的种类、危险等级、保护距离等成组设置,并有明显标记和说明。在主变压器附近需设推车式灭火器,并配置成品消防砂箱及消防铲、消防桶。
3优化建议
3.1给排水优化建议
在站区内部做好绿化工作,根据实际情况合理选择植被品种,比如一些耐干旱、生存力强、少养护的植被,可合理降低绿化用水量,同时保证环境效益[4]。
在变电站给排水设计中,管道材质的选择缺乏统一的标准。在实际设计过程中,应结合当地的实际情况进行材质选择,例如当地土质是否是湿陷性土质、是否是盐碱地等,这些都和材质的选择及防腐材质的选择有很大的关联。除此之外,还应充分考虑管材的安全卫生标准、管道管材安全使用的便利性与环保经济性。为保证水资源的合理利用,应遵循节水原则,优先选择节水型设备。
3.2消防优化建议
3.2.1关于水喷雾的优化建议
对于厂区水喷雾主管的最低点处,也需注意设置放空阀排至雨水系统,在试水或火灾结束后放空管道,以免积水造成管道腐蚀。另外,冬天应注意防止管道冻裂。
3.2.2关于消防水泵的优化建议
消防水泵按两台工作泵、一台备用泵配置时,建议消防泵之间设置的启动压力间隔值适当加大。
其根本原因如下:水喷雾灭火系统为开式系统,雨淋阀一打开,消防流量大,电动消防泵启动后达到额定出力需要有一个过程,瞬时达不到额定出力,则设定的压力维持不住,管网压力下降很快,造成两台消防泵几乎同时启动,甚至备用泵也会启动,易造成跳闸事故,影响供电及系统安全。
因此,建议在配置两用一备消防工作泵时,将两台工作泵之间及工作泵和备用泵之间的启动压力间隔值适当加大,满足消防泵安全要求。
3.3事故优化建议
根据《火规》规定,户外单台油量为1000kg以上的电气设备,应设置贮油或挡油设施,其容积宜按设备油量的20%设计,并能将事故油排至总事故油池[1]。故单台小于1000kg的电气设备,一般设备下方不设置油坑。但据运行人员反馈,电气设备检修或者故障时,会有油泄漏,流至雨水管道,造成污染。建议在未设置油坑的电气区域设置排水沟,统一接至事故油池,经油水分离后,可截留油污,避免污染。
4结束语
为保证变电站的安全和稳定运行,需先制定好给排水及消防设计的标准,再根据当地实际情况,结合运检单位实际运行的经验反馈,进行系统的优化。设计的过程中需满足变电站稳定运行、消防安全、环保、节能要求,给变电站的建设奠定一个扎实的基础。
[参考文献]
[1]火力发电厂与变电站设计防火标准:GB50229—2019[S].
[2]沈聪儿.新标准颁布后的燃煤电厂消防给水设计[J].浙江电力,2015,34(4):49-53.
[3]水喷雾灭火系统技术规范:GB50219—2014[S].
[4]石成杰.变电站给排水设计特点及对策[J].建筑工程技术与设计,2017(11):1720.
2024年第11期第10篇
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