(杭州市供电公司浙江杭州311200)
摘要：本文通过结合工程实例，对变电站消防给水系统的设置依据进行了阐述，并在此基础上介绍了消火栓与水喷雾共用消防泵组的水力工况，希望对提高变电站消防给水设计效果有所帮助。
关键词：变电站；消防给水系统；消火栓
引言：变电站消防给水系统在变电站起到的作用十分关键，关系到变电站的防火能力。由于变电站在规模、投资控制、形式和设计人员习惯方面存在差别，因而，变电站消防给水系统的设计也存在显著的差异。如何在满足要求的基础上，依据变电站的具体情况，保障变电站消防给水系系统设计的经济性，减少投资，是变电站消防给水系统设计的核心所在。因此，对变电站消防给水系统设计及其问题进行分析，具有十分重要的意义。
一、变电站消防给水系统的设置依据
变电站消防给水系统的设置依据有如下几点：
（1）如果变电站单台可燃油油浸电力变压器的容量高于125MW，则必须设置水喷雾灭火系统。
（2）根据《火规》的要求，如果变电站主控楼缺少防火措施时，应该将火灾危害性定位丙类；如果在火灾发生后，能够及时采取防火措施，则可以将火灾危险性定位戊类。
（3）按照《建筑设计防火规范》中的规定，如果变电站主控楼的体积小于3000m³，且火灾危险性属于戊类时，无需设置消防给水。
二、变电站消防给水系统设计问题
根据上述原则，在变电站设计过程中，做好消防给水系统的设计十分重要，变电站消防给水系统主要由以下几部分组成：一是水喷雾灭火系统；二是消火栓。需要在变压器和主建筑室内外分别设置上述两类的消防系统。
其中水喷雾系统对消防水泵的水压提出了要求，要求水压必须保持在80m上下，水流量应该大于100L/s；而主建筑室内的消火栓应该与规定相符，室内消火栓的静水压力应小于80m，消火栓的出水压力如果高于50m，应采取减压措施。水喷雾系统和消火栓在水量和水压方面存在显著的差异，因此，需要在消防给水系统中设置两组消防水泵，以满足消防系统的运行需要。与此同时，为与消防水泵的设置情况相匹配，还应设置气压罐和稳压泵，但设置两组水泵会扩大泵房的面积，变电站消防给水系统的投资量会随之增加，与消防给水系统的设计原则不符。所以应该对变电站消防给水系统加以改造，确保一组水泵的使用，即可满足两个消防系统的使用。技术人员可以将尺寸大小与消火栓孔径匹配的孔板加装到消火栓上，以起到减压的作用。
三、工程概况
（一）消防给水系统
一个变电站的消防给水系统由多个部分组成，其中主建筑室内设置了两个消火栓，并配备长度为25m的尼龙水带，以及口径为20mm的水枪。
（二）选择水泵
在选择水泵过程中，需要综合考虑消火栓系统和水喷雾灭火系统的实际需要。通过上文分析得知，水喷雾灭火系统对水泵的压力要求为80m左右，而消火栓要求压力则低于80m，因此，在选择水泵时，最好选择压力稍低于80m的水泵[1]。水泵的流量计算应该基于水喷雾灭火系统流量+消火栓系统用水量，并依据计算结果，合理的选择水泵流量。变电站消防给水系统的用水量分为最小用量和最大用量，所谓的最小用量是指一支水枪的用水量，而最大用量是指多个水枪和水喷雾系统的用水量之和，由此可见，系统的在用水量上存在明显的波动。为了保证系统压力的稳定性，对水泵的P-Q曲线进行控制，确保曲线的平稳性十分关键。综合考虑以上方面的条件，最终本工程选择了三台水泵，两台水泵运行，而一台水泵用作备用，从而满足系统对水压和水量的需要。
（三）计算水力
1.计算思路
当一个水枪使用时，此时系统水流量达到了最小，管路阻力也处于最小的状态，但消火栓的压力却最大。因此，应保证孔板孔径压力可以满足一个消火栓的使用需求，确保其压力值与允许值相符。
对管路阻力进行分解，将其分为以下几个部分：
（1）水池吸水口到消火栓的阻力；
（2）减压孔板与消火栓融合所产生的管道阻力；
（3）水带的阻力；
（4）水枪口压力。
通过对上述管路特性进行分析，将上述部分的管路压力值进行叠加计算，得到的计算结果就是系统整体管路的特性，并以此为基础，绘制特性曲线。
2.计算过程
首先需要计算管道的阻力
在管道阻力计算时，需要利用下述公式：
假设V＜1.2m/s，
就可以列出公式：Hf=iL-0.00000912(v2/d1.3)(1+v/0.867)0.3L；
假设V＞1.2m/s，
可以列出公式：Hf=0.0000106(v2/d1.3)L；
在上述公式中管道的沿程阻力由H代表，单位是MPa；
管道的单位长度和水量损失由i代表，单位是MPa；
管道内的水流的平均速度由V代表，单位是m/s；
管道计算内径由d代表，单位是m；
管道长度由L代表，单位是m；
列出计算公式后，将其与管网信息导入至计算机之中，并将管道直径设置为给定孔板的孔径，按照0-5L/s的变化进行计算，最后根据计算结果，绘制出管道特性的曲线。根据计算结果和观察曲线变化得知，如果管道直径是孔板孔径，那么的消火栓出口的压力会大于50m，与要求不符，因此，需要对孔板孔径进行调整。
4.校验最不利的情况
上述计算的假设情况为只有一支水枪运行，而其他消火栓和水喷雾灭火系统没有运行。如果其他系统同时运行，那么就会导致水利工况产生变化。假设水喷雾灭火系统和全部消火栓共同运行，此时干管流量会显著增加，继而会对压降造成影响，具体表现为压降上升。此时水泵的工作点会发生偏移，移动方向为右侧，伴随着流量的持续上涨，水泵扬程会随之下降，在这种情况下，消火栓的的流量会骤降。为了全面掌握消防供水系统的动态，需要通过校验，对此时的工况进行分析。
在水喷雾灭火系统和消火栓系统同时运行时，那么水泵的水会被分成两份，通过线路分别输送到两个系统之中。假设变电站的消火栓数量为4个，那么会导致水柱的压力持续上涨，接近临界值。当系统稳定运行时，母管的水柱为50m，在这种情况下，水喷雾灭火系统的流量达到了100L/s，而喷头的压力也超过了0.35MPa,与设计要求相符[2]。而消火栓的平均流量为4L/s,水柱的长度是7.4m，与设计要求相符。
四、建议
通过对该工程进行分析得知，如果变电站消防给水系统同时包含水喷雾灭火系统和消火栓系统时，出于经济性原则，仅采用一组消防水泵具有一定的可行性。这种设计方式与常规设计方式相比，有利于节省成本，但是消防系统的运行工况却相对偏低。
对于变电站来说，在其主建筑室内设置消火栓系统，起到的作用十分有限，并且设置难度非常高。如果变电站建筑物符合相关标准，尽量不要在主建筑室内设置消火栓。这样一来，就能在保证消防给水系统运行工况稳定的前提下，节省成本。
此外，如果只使用一台消火栓，那么无需启动两台水泵，启动其中一台即可，以避免成本和水量的浪费。
结论：综上所述，变电站作为电力系统的重要组成部分，在输配电方面起到了十分关键的作用，为保障变电站的运行安全，需要设置消防给水系统。本文结合实际案例，对变电站消防给水系统设置可能存在的问题进行分析，并提出相应的建议，希望在保证消防效果的同时，节约投资成本，从而促进电力事业的发展。
参考文献：
[1]肖波.无人值守变电站消防安全的探讨[J].时代农机,2018,45(10):122.
[2]卓晓明.全户内变电站消防系统构成与设计[J].建设科技,2017(23):111-112.