抽水蓄能电站发电电动机消防设施配置及联动控制逻辑设计探讨

张永会 常龙 滕巍 张博

摘 要 通过分析抽水蓄能电站发电电动机火灾原因和特点，探讨并提出了抽水蓄能电站发电电动机火灾报警探测器、自动灭火系统的选型和设置要求以及消防联动控制逻辑方式。

关键词 抽水蓄能电站;发电电动机;火灾自动报警系统;自动灭火系统;联动控制逻辑

前言

发电电动机的火灾防控是抽水蓄能电站消防工作的重点，我国抽水蓄能电站分布广、建设年代跨度大，造成很多电站之间的消防配置不尽相同，甚至在个别电站的局部位置出现消防设施应配未配、配置不到位的情况，给电站消防安全的精细化管理带来了一定的困难。

1发电电动机火灾危险性分析

发电电动机主要由定子、转子、上导轴承、推力及下导轴承和辅助部分组成，抽水蓄能电站在电网中主要起调峰填谷作用，机组起动停止频繁，同时还需经常作调频、调相运行，工况转换也很频繁，发电电动机处于这样频繁变化的运行条件下，其内部温度变化自然十分剧烈，进而影响发电机的绝缘。发电机线槽内，定子线棒绝缘表面电场分布不均匀的，当局部场强达到一定数值时，在通风槽口处出现晕光放电，使线棒表面防晕层、主绝缘、槽楔和垫条出现胶粘剂变质、碳化，导致股线松散、绝缘老化、短路现象，进而引发起火[1]。

2发电电动机消防配置

由于抽水蓄能电站发电电动机一般布置于地下厂房内，其火灾、爆炸的危险性较大，扑救困难，根据发电电动机火灾发生原因和特点，设置合理的火灾自动报警及自动灭火系统，对于保障整个抽水蓄能电站的安全运行是一种重要的技术手段。下面将分别从火灾自动报警系统和自动灭火系统两方面探讨发电电动机的消防配置。

2.1 火灾自动报警系统

发电电动机内部电气故障是引起火灾的主要原因，在散热系统的作用下，其表现特征为发电电动机机坑内温度的快速升高，因此探测发电电动机火灾的探测器应选择感温火灾探测器为主，由于抽水蓄能电站发电电动机在发电工况或电动工况时，其定子绕组和转子绕组温升均比较高，可达60K以上，采用普通点型感温火灾探测器很容易引起误报警。感温棒的应用范围广，可适用于各种不适宜使用传统感温探测器的恶劣环境，报警温度设置灵活，可根据不同的场合选用不同额定动作温度，且报警响应迅速。为了防止感温棒误报警，考虑到定子绕组和转子绕组的温升，宜选取报警温度为105℃的感温棒，感温棒的设置要求可参考点式感温火灾探测器，将感温棒布置于发电机上机架的下方，为了更好进行火灾探测，感温棒可采用环形布置。

采用多种探测手段相结合，能有效防止误报，机组机坑内除了设置感温棒外，还可设置点式感烟探测器或吸气式感烟探测器，根据发电机机坑内的实际情况，点式感烟探测器和吸气式感烟探测器的采样点也应采用环形布置。有多台发电电动机时，每台发电电动机应独立设置一套火灾自动报警及消防控制系统，以提高系统可靠性[2]。

2.2 自动灭火系统

抽水蓄能电站发电电动机灭火方式可以采用自动水喷雾灭火、细水雾灭火、气体灭火或者泡沫灭火等。根据调研，国内已建和在建的抽水蓄能电站中，除了南网和沂蒙抽水蓄能电站发电电动机采用的是气体（CO2）灭火方式外，其他抽水蓄能电站的发电电动机均采用的水喷雾灭火方式。

水喷雾灭火系统是利用水喷雾喷头把水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到正在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息及乳化、稀释的同时作用实现灭火。水喷雾系统不仅可以提高扑灭固体火灾的灭火效率，同时由于水雾不会造成液体飞溅，电气绝缘性好，因此在扑灭可燃液体火灾、电气火灾中得到广泛应用。抽水蓄能电站因其水质较好，埋深大，取水方便，因此推荐发电电动机消防灭火采用自动水喷雾灭火方式。

抽水蓄能电站发电电动机的灭火水源取自下水库。对于消防灭火系统水压能够满足发电电动机消防灭火要求的电站，可采用自流供水;对于消防灭火系统水压不足的电站，需设置水泵进行加压。每台发电电动机的消防水取自发电机消防供水总管，经手动阀、雨淋阀、自动化元件等供至发电机机坑内部，在发电电动机定子上下端部设置两圈环管，喷头布置在环管引出的小支管上[3]。

3联动控制逻辑

对于抽水蓄能电站发电电动机火警的联动控制逻辑，在现有相关规范中已有所规定，但相关规定并不统一，为了合理处理发电电动机电气故障或火灾事故，同时兼顾抽水蓄能电站的生产管理需求，发电电动机的火警动作逻辑建议采用以下方式：

（1）当有且仅有一路探测器报警时，自动发火警信号并上报全厂火灾自动报警系统及机组监控系统。

（2） 当两路探测器同时报警时，通过硬布线回路输出信号给计算机监控系统，该机组立即执行电气事故停机流程。

（3）发电电动机自动灭火装置的联动控制信号应采用两个独立的火灾探测器报警信号的“与”逻辑组合，且自动启动回路中发电机差动保护动作、GCB分位、灭磁开关分位锁信号同时满足时，直接自動触发灭火设施。

（4）发电电动机自动灭火装置的消防控制室手动启动控制回路中应具有GCB分位、灭磁开关分位闭锁信号[4]。

5结束语

发电电动机是抽水蓄能电站极其重要的电气设备，由于电站区域的不同、建设单位及设计单位的不同，未形成一套统一的消防设备配置标准以及联动控制逻辑，不利于抽水蓄能电站的消防安全管理。本文提出的发电电动机消防配置及联动控制逻辑，希望对提高抽水蓄能电站消防工作标准化水平，提升消防设施的安全水平和消防安全的管理效率有所借鉴。

参考文献

[1] GB 50872-2014.水电工程设计防火规范[S].北京：中国标准出版社，2014.

[2] GB 50116-2013.火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国标准出版社，2013.

[3] DL 5027-2015.电力设备典型消防规程[S].北京：中国标准出版社，2015.

[4] GB/T 11805-2008.水轮发电机组自动化元件（装置）及其系统基本技术条件[S].北京：中国标准出版社，2008.