無人值班變電站消防系統(tǒng)技術(shù)探討

岳劍雄

（重慶市電力公司檢修分公司，重慶 400039）

“預(yù)防為主，安全第一”和防患于未然是長期以來安全生產(chǎn)的主題，近幾年來，隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展和綜合自動化變電站改造工作步伐的不斷推進(jìn)，電力系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化。目前，變電站供區(qū)范圍大，覆蓋用戶廣，供電可靠性要求高，變電站運(yùn)行的安全與否，直接影響到所轄供區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的健康發(fā)展。為確保無人值班變電站的安全運(yùn)行，采用先進(jìn)的自動滅火系統(tǒng)勢在必行。針對突發(fā)事件，消防系統(tǒng)能否正常投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)壓制和撲滅早期火災(zāi)是非常重要的。

1 變電站的火災(zāi)探測、報(bào)警系統(tǒng)

變電站的火災(zāi)探測、報(bào)警系統(tǒng)由探測系統(tǒng)和聯(lián)動控制系統(tǒng)組成。其主要功能是及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，發(fā)出報(bào)警信號，以提示遠(yuǎn)方監(jiān)控中心值班人員采取相應(yīng)措施或自動啟動聯(lián)動控制系統(tǒng)撲滅初期火災(zāi)或抑制火災(zāi)擴(kuò)大。

1.1 探測系統(tǒng)

變電站傳統(tǒng)意義上的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)其感煙、感溫火災(zāi)探測技術(shù)，在電氣控制屏柜內(nèi)部發(fā)生早期火災(zāi)時，基本無法探測到早期極其微弱的煙霧信號。等到濃煙從屏柜內(nèi)部蔓延出來，感煙探測器探測到火災(zāi)的發(fā)生時，火勢已經(jīng)很難得到控制，最佳滅火時機(jī)已過。

采用空氣采樣式感煙探測器來監(jiān)測電纜夾層及主控制室。在電纜溝、夾層、豎井等電纜密集處還要鋪設(shè)感溫電纜以更直接、準(zhǔn)確地探測到可能發(fā)生的危險信號。通過多種監(jiān)測儀器組合，構(gòu)成一個完整的變電站火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，使之能夠在第一時間準(zhǔn)確探測到危險信號，即時通知監(jiān)控中心或自動采取相應(yīng)措施控制險情的發(fā)生。

空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)是一種主動式的探測系統(tǒng)。系統(tǒng)使用抽氣泵通過延伸至保護(hù)區(qū)域的空氣采樣管路及采樣孔，不斷抽取空氣樣品進(jìn)入探測腔進(jìn)行檢測，以監(jiān)視保護(hù)區(qū)域中是否具有火災(zāi)的生成物煙霧顆粒。

一次火災(zāi)的發(fā)生分為以下幾個階段：)醞釀期：為火災(zāi)的陰燃階段，產(chǎn)生不可見煙霧。從不可見煙霧到下一可見煙霧階段的火災(zāi)醞釀期時間可長達(dá)0～120min；可見煙霧到大火：燃燒期約為10min；大火到烈火：燃燒期約10min；烈火猛烈燃燒，約為10min。

在火災(zāi)發(fā)展的初始階段，因?yàn)橐恍┰O(shè)備或線纜過電壓、過電流而揮發(fā)出微量的煙霧粒子，人們看不到它，但能嗅到煙霧中的異味。這說明空氣中已出現(xiàn)了煙霧，只不過煙霧的濃度低于人眼的視覺閾值，當(dāng)然更低于普通報(bào)警探測器的報(bào)警閾值。即使產(chǎn)生了較濃的煙霧，由于空調(diào)及通風(fēng)設(shè)備的大量采用，煙霧變得很稀薄，使普通感煙探測器無能為力。

而空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)的工作原理是光散射測量技術(shù)，當(dāng)激光照射到空氣樣品上時，不同直徑的煙粒子發(fā)生的散射現(xiàn)象是不一致的。其多級過濾方式一方面將大的灰塵、臟物過濾掉。

1.2 報(bào)警系統(tǒng)

高靈敏度的空氣采樣式煙霧探測器可以在火災(zāi)的萌芽—可見煙霧階段，即檢測出異常的跡象，同時發(fā)出分階段的預(yù)警信號，通知人們注意，爭取最早時效，采取適當(dāng)措施，消滅未釀成之火災(zāi)因子，將隱患消弭于無形，避免災(zāi)難的發(fā)生。它可以探測到很微弱的煙霧，使火情報(bào)警時間大為提前，使值班人員有較充足的時間尋找火源，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，制止火?zāi)的發(fā)生。

2 無人值班變電站主變消防

變壓器本體內(nèi)含有大量的易燃物質(zhì)，變壓器著火時，會將火噴至附近的設(shè)備，所以需要特別注意對變壓器的保護(hù)。變壓器爆炸及燃燒一般是因內(nèi)部絕緣破壞引起的，原因可能是過負(fù)荷、操作過電壓和雷電過電壓、絕緣逐漸退化、油位下降、潮濕或油酸解及絕緣套管損壞等。針對這些情況，主變消防設(shè)計(jì)思路以“預(yù)防為主，防消結(jié)合”。主變消防主要有二氧化碳滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)和變壓器充氮滅火系統(tǒng)。

2.1 二氧化碳滅火系統(tǒng)

二氧化碳滅火系統(tǒng)二氧化碳來源廣泛、價格低廉。二氧化碳以物理作用滅火，其中窒息作用為主，冷卻作用其次。二氧化碳滅火系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)大多是重點(diǎn)要害部位或是可能無人在場的場所。因此需要自動控制，但要求在具有自動控制系統(tǒng)的同時應(yīng)設(shè)有手動操作裝置。手動裝置要設(shè)在防護(hù)區(qū)外或遠(yuǎn)離保護(hù)對象的場所。此外，需考慮兩種控制方式同時失靈時，有緊急手動啟動消防系統(tǒng)的裝置。二氧化碳系統(tǒng)防護(hù)區(qū)應(yīng)采用機(jī)械排風(fēng)裝置，排風(fēng)口設(shè)在防護(hù)區(qū)下部，進(jìn)風(fēng)口設(shè)在上部，根據(jù)保護(hù)對象空間是否封閉，二氧化碳滅火系統(tǒng)分為全淹沒滅火系統(tǒng)與局部施用系統(tǒng)兩種類型。全淹沒滅火系統(tǒng)使用的二氧化碳設(shè)計(jì)濃度為34%或更高，對人是致命濃度。所以在設(shè)有自動控制的防護(hù)區(qū)外，需設(shè)置噴射指示燈和自動手動轉(zhuǎn)換開關(guān)及專用的呼吸器，以避免對人可能產(chǎn)生的危害。

二氧化碳滅火系統(tǒng)采用局部施用系統(tǒng)難以達(dá)到主變滅火效果，采用全淹沒系統(tǒng)高濃度的二氧化碳對人危害極大，不便于事故時人員施救。因此二氧化碳滅火系統(tǒng)不宜對城區(qū)或城郊的無人值班變電站主變消防。

2.2 水噴霧滅火系統(tǒng)

水噴霧滅火系統(tǒng)是一種固定滅火系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)是性能可靠、適用范圍廣、維護(hù)簡便、不污染環(huán)境等。

水噴霧滅火系統(tǒng)主要由水源、水壓保持系統(tǒng)、高壓水泵、輸水管道、報(bào)警系統(tǒng)及滅火控制系統(tǒng)組成。水噴霧滅火系統(tǒng)的水源必須滿足要求。發(fā)生火災(zāi)時自動啟動高壓泵產(chǎn)生高壓水通過噴頭形成霧狀水，這些水粒在燃燒區(qū)迅速氣化，一方面對燃燒變壓器冷卻，同時形成的水幕（氣化水）將空氣與變壓器隔絕，產(chǎn)生窒息而滅火。從啟動消防系統(tǒng)到火完全熄滅，整個過程十分迅速。該系統(tǒng)安裝噴霧噴頭，噴頭噴水由火災(zāi)自動探測報(bào)警裝置通過閥來控制。

無人值班變電站通常是2～3臺主變并排布置，同位于主變壓器室，主變之間設(shè)置防火墻，但單臺主變沒有獨(dú)立的變壓器室，采用水噴霧滅火系統(tǒng)產(chǎn)生的霧狀水會降低相連主變的電器距離，對相連主變運(yùn)行帶來安全隱患。因此，采用水噴霧滅火系統(tǒng)事故時不利相連主變安全運(yùn)行。

2.3 變壓器充氮滅火

變壓器充氮滅火裝置是在同時接收到感溫元件報(bào)警信號和重瓦斯報(bào)警信號后，可自動或手動啟動消防，啟動后，排油閥快速打開，將變壓器郵箱頂部熱油迅速排出，釋放壓力，降低油位防止燃油溢出；同時控流閥關(guān)閉，切斷油枕的不由通道。排油數(shù)秒后，氮?dú)鈴挠拖涞撞孔⑷耄瑥?qiáng)制熱冷油交換，使油溫迅速降至燃點(diǎn)以下；同時氮?dú)飧采w油面，降低氧氣濃度度，使油面的明火在60s內(nèi)迅速熄滅。之后氮?dú)獗贿B續(xù)注入油箱至少10min以上，使變壓器充分冷卻，防止復(fù)燃。改產(chǎn)品具有如下突出特點(diǎn)：以防為主，防消結(jié)合?？梢杂行Х乐褂徒儔浩鞅阉a(chǎn)生的火災(zāi)，避免重大損失，利于變壓器安全運(yùn)行。不用水或泡沫等滅火截至，免除了消防排水設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)施。屬環(huán)保產(chǎn)品，該設(shè)施不對環(huán)境和變壓器本身造成任何污染。造價低，運(yùn)行管理簡單，維護(hù)方便。本裝置需有兩個信號發(fā)生，與邏輯后立即滅火，排出誤動的可能，滅火時間短。限制內(nèi)部故障引起火災(zāi)的損壞范圍，減少變壓器火災(zāi)造成的損失。結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝。

因此變壓器充氮滅火是無人值班變電站主變消防較為理想的滅火系統(tǒng)。

結(jié)束語

傳統(tǒng)意義上的變電站消防系統(tǒng)，滅火設(shè)備仍然是人工手動式滅火器，在無人值守狀態(tài)下，這些滅火器就形同虛設(shè)。為了提高無人值守變電站防火能力，從自動探測報(bào)警、聯(lián)動滅火等方面運(yùn)用合理科學(xué)的滅火技術(shù)，力求使該消防系統(tǒng)能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)、自動撲滅早期火災(zāi)，確保整個供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

[1]李薇.通惠220kV變電站消防設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2011-06-20.