怎么才能做好光伏电站防火灾对策?
1、火灾危险性分析
光伏电站火灾危险性较大的设备有汇流箱、逆变器、蓄电池、连接器、配电柜及变压器,易发生电气火灾。光伏电站内的主要建筑为综合控制室、变配电站,对于电压为35kV以上,单台变压器容量为5000kV˙A及以上的变电站,变压器规模属于GB50229-2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》[1](以下简称《火力发电规范》)的适用范围,其消防设计可参照该规范执行,其他变电站的消防设计应当执行GB50016-2006《建筑设计防火规范》[2](以下简称《建规》)。
结合光伏发电站内建筑物的特性,参照《火力发电规范》,光伏电站的建(构)筑物火灾危险性分类及耐火等级如表1[1]。当电缆夹层电缆采用A类阻燃电缆时,其火灾危险性可为丁类;当综合控制室未采取防止电缆着火后延伸的措施时,火灾危险性应为丙类;配电装置楼和屋外配电装置根据设备含油量确定火灾危险性。
2、防火措施
根据《火力发电规范》,结合光伏电站的电气设备特性,光伏电站应采取以下防火措施:
2.1总平面布置
光伏发电站的站址选择应根据国家可再生能源中长期发展规划、太阳能资源、接入电网、环境保护等因素考虑,电站内的建(构)筑物与电站外的建(构)筑物、堆场、储罐之间的防火间距应符合《建规》的规定。大、中型光伏发电站内的消防车道宜布置成环形,当为尽端式车道时,应设回车场地或回车道。
2.2变压器及其他带油电气设备防火措施
(1)由于带油电气设备在使用过程中容易引发火灾,为了防止火势蔓延到贴邻建(构)筑物,在与其他建(构)筑物贴邻侧应设置防火墙[1]。
(2)屋内单台总油量为100kg以上的电气设备,屋外单台油量为1000kg以上的电气设备,应设置贮油或挡油设施,贮油设施内应铺设卵石层[1]。
2.3电缆防火措施
由于光伏电站占地面积大,电缆分布广,无法针对电缆设置固定的灭火装置,在电缆沟道内应采用防火分隔和阻燃电缆作为应对电缆火灾的主要措施,集中敷设于沟道、槽盒中的电缆宜选用C类或C类以上的阻燃电缆。
2.4光伏电站运行和维护
(1)运行和维护人员应具备相应的专业技能。维护前须做好准备,断开所有应断开开关,确保电容、电感放电完全,必要时应穿绝缘鞋,带低压绝缘手套,使用绝缘工具,工作完毕后应排除系统可能存在的事故隐患。
(2)由于组件的特殊性,在接收辐射时,就会产生电压。光伏阵列串联后形成高压直流电,如不慎与人体形成环路,将会造成重大事故。一般在将光伏阵列接入系统前应保持组串处于断路状态,接入系统后在汇流箱(盒)开关关断的情况下进行连接。在施工过程中,应用遮挡物将光伏组件进行遮挡,遮挡有困难时,施工人员应配备好安全防护用品。
(3)为防止设备过热、短路等事故,光伏电站主要部件周围不得堆积易燃易爆物品。
2.5消防设施
2.5.1消防给水电站的规划和设计,应同时设计消防给水系统,消防水源应有可靠的保证,消防给水量应按火灾时一次大消防用水量的室内和室外消防用水量之和计算。以下情况可不设置:
(1)光伏方阵区(含逆变器升压室)宜不设置消防水系统。光伏阵列区主要由电气设备构成,白天直流侧始终带电,不适合用水灭火。
(2)参照《火力发电规范》,变电站户外配电装置区域(采用水喷雾的主变压器消火栓除外)可不设消火栓[1]。
(3)根据《建规》的规定,电站内建筑物满足耐火等级不低于二级,体积不超过3000m3,且火灾危险性为戊类时,可不设室内外消防结水[2]。
地面光伏电站的单体建筑物体积一般都小于3000m3,监控系统功能完备,值班人员少,建筑物分散。大型地面光伏电站一般多建于西北荒漠地区,干旱缺水,生活用水多采用汽车运输方式,水的使用成本髙,难以设置水消防系统。
2.5.2自动灭火设施
参照《火力发电规范》,单台容量为125MV˙A及以上的主变压器应设置水喷雾灭火系统、合成型泡沫喷雾系统或其他固定式灭火装置。其他带油电气设备,宜采用于粉灭火器。
油浸变压器的油具有良好的绝缘性和导热性,变压器油的闪点一般为130℃,是可燃液体,当变压器内部故障发生电弧闪络,油受热分解产生蒸气形成火灾,需设置水喷雾等自动灭火系统,在缺水、寒冷、风沙大、运行条件恶劣的地区,可以选用排油注氮灭火装置和合成泡沫喷淋灭火系统,对于户内封闭空间内的变压器也可采用气体灭火系统。对于中、小型变电站,自动灭火系统费用相对较高,可选用灭火器。
2.5.3火灾自动报警系统
光伏发电站火灾危险源主要是电缆及电气类设备,因光伏电站发电量由太阳辐射大小决定,其电气设备负荷及电缆载流量也随太阳辐射量的变化而变化,早晚为零,中午接近设计值,因此光伏发电站火灾发生概率较常规火电厂小许多。参照《火力发电规范》,结合光伏发电站特性,可在大型光伏发电站或无人值守电站设置火灾报警系统。主控室、继电器设备室、无功补偿室、配电装置室可选用感烟火灾探测器,主变压器(室内)、电缆层和电缆竖井可选用线型感温火灾探测器。
2.5.4消防供电、应急照明及灭火器
为保证消防供电的性和消防系统的正常运行,消防水泵、火灾报警、火灾应急照明应按Ⅱ类负荷供电,电站主控室、配电装置室应设置火灾应急照明和疏散标志,电站应按GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》的要求设置灭火器。
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光伏发电是近年来发展的新兴产业,是解决未来能源需求的重要途径。由于目前尚没有制定专门的光伏发电站防火设计规范,本文结合《建规》和《火力发电规范》的有关规定对电站从分类、组成、火灾危险性、总平面布置、措施和消防设施等方面进行了阐述,为设计人员和消防审核人员提供了参考。
1、地面光伏发电工程土建施工范围包括:场地平整、场内道路施工、支架基础开挖(或静压桩施工)、支架基础混凝土浇筑、支架安装、电缆沟开挖与衬砌、综合楼基础开挖(地基处理)、中控楼砌筑和装修、升压站设备基础开挖与砌筑、围墙砌筑、暖通及给排水、水保环保措施和防洪排涝设施施工等。
2、bapv工程土建施工范围包括:建筑物加固(如有必要)和防水保温层的修复、场内道路施工、基础螺栓钻孔和支架安装、电缆桥架安装、综合楼基础开挖(地基处理)、综合楼砌筑和装修、升压站设备基础开挖与砌筑、围墙砌筑、暖通及给排水、水保环保措施和防洪排涝设施施工等。
3、土建工程施工方案选择应有利于先后作业之间、土建与设备安装之间的协调均衡。在施工程序上,前期应以土建为主,安装配合预留、预埋,在施工中后期,应以安装为主,土建配合并为安装创造条件。
8.2.2 土石方开挖
1 应结合施工总布置和施工总进度作好整个工程的土石方平衡,宜与水土保持和环境保护措施相结合。开挖土石方宜尽量利用,减少二次倒运,堆渣不应污染环境。
2 土石方开挖应自上而下分层进行,分层厚度经综合研究确定。
3 开挖设备配套应考虑以下因素:
1)根据开挖出渣强度按设备额定生产力或工程实践的平均指标配置设备数量。
2)运输设备应与挖装设备匹配。
4出渣道路应根据开挖方式、施工进度、运输强度、渣场位置、车型和地形条件统一规划,力求不占建筑物部位,减少平面交叉。
8.2.3 地基处理及静压桩基础施工
1 地基处理应按照建(构)筑物对地基的要求,认真分析地基地质条件或基础建筑物结构,选择合理施工方案。
2 地面光伏发电工程在进行光伏支架基础混凝土垫层浇筑前,应清除浮渣、积水和杂物,必要时进行地基处理,地基基础承载力应满足设计图纸和文件要求。
3 bapv工程在进行地基处理时,应根据屋顶结构形式和选定的支架形式选择合适的处理措施;屋顶地基处理以不影响原屋顶主体结构安全和使用功能为原则,同时应满足上部构件对地基承载力的要求。支架施工过程中不应破坏屋面防水层,如根据设计要求不得不破坏原建筑物防水结构时,应根据原防水结构重新进行防水修复。
4 静压桩式基础的施工应使就位的桩保持竖直,静压预制桩的桩头应安装钢桩帽。钢管外侧宜包裹土工膜,钢管内应通过填粒注浆防腐。桩的平面和垂直偏差应符合设计图纸和文件要求。
8.2.4 混凝土施工
1 混凝土施工方案选择应遵下列原则:
1)混凝土生产、运输、浇筑、养护和温度控制措施等各施工环节衔接合理;
2)施工工艺先进,设备配套合理,综合生产效率高;
3)运输过程的中转环节少,运距短,温度控制措施简易、可靠;
4)混凝土施工与预埋件埋设、电池安装和电器设备安装之间干扰少。
2 混凝土浇筑设备选择应遵守下列原则:
1)能满足高峰时段浇筑强度要求;
2)混凝土宜直接入仓,当混凝土运距较远时,宜选用混凝土搅拌运输车。
3) 不压浇筑工作面,或不因压面而延长浇筑工期。
3 混凝土施工方案宜通过比较选定。确定混凝土生产方式、运输起吊设备数量及其生产率、浇筑强度和整个浇筑工期等。
4 混凝土浇筑完毕后,应及时采取有效的养护措施。
5 冬季混凝土施工应有保温措施。
1、工业领域厂房:特别是在用电量比较大、网购电价比较贵的工厂,通常厂房屋顶面积很大,屋顶开阔平整,适合安装光伏阵列;并且由于用电负荷较大,分布式光伏并网系统可以做到就地消纳,抵消一部分网购电量,从而节省用户的电费。
2、商业建筑:与工业园区的作用效果类似,不同之处在于商业建筑多为水泥屋顶,更有利与安装光伏阵列,但是往往对建筑美观性有要求,按照商厦、写字楼、酒店、会议中心、度假村等服务业的特点,用户负荷特性一般表现为白天较高,夜间较低,能够较好的匹配光伏发电特性。
3、农业设施:农村有大量的可用屋顶,包括自有住宅屋顶、疏菜大棚、鱼塘等,农村往往处在公共电网的未稍,电能质量较差,在农村建设分布式光伏系统可提高用电保障和电能质量。
4、市政等公共建筑物:由于管理规范统一,用户负荷和商业行为相对可靠,安装积极性高,市政等公共建筑物也适合分布式光伏的集中连片建设。
5、边远农牧区及海岛:由于距离电网遥远,我国西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川等省份的边远农牧区以及我国沿海岛屿还有数百万无电人口,离网型光伏系统或与其它能源互补微网发电系统非常适合在这些地区应用。
2、光伏发电站设计在满足安全性和可靠性的同时,应优先采用新技术、新工艺、新设备、新材料。
3、大、中型光伏发电站内宜装设太阳能辐射现场观测装置。
4、光伏发电站的系统配置应保证输出电力的电能质量符合国家现行相关标准的规定。
5、接人公用电网的光伏发电站应安装经当地质量技术监管机构认可的电能计量装置,并经校验合格后投入使用。
6、建筑物上安装的光伏发电系统,不得降低相邻建筑物的日照标准。
7、在既有建筑物上增设光伏发电系统,必须进行建筑物结构和电气的安全复核,并应满足建筑结构及电气的安全性要求。
8、光伏发电站设计时应对站址及其周围区域的工程地质情况进行勘探和调查,查明站址的地形地貌特征、结构和主要地层的分布及物理力学性质、地下水条件等。
9、光伏发电站中的所有设备和部件,应符合国家现行相关标准的规定,主要设备应通过国家批准的认证机构的产品认证。