常村110 kV變電站戶內(nèi)設(shè)備室氣體滅火系統(tǒng)比選

肖艷茹

(潞安集團(tuán) 電力中心，山西 長治 046204)

變電站跟人們的日常生活密切相關(guān)，對社會發(fā)展起著重要的作用。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定，特殊重要設(shè)備室應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，并宜采用氣體滅火系統(tǒng)[1]。根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，常見的氣體滅火系統(tǒng)有七氟丙烷滅火系統(tǒng)、IG541混合氣體滅火系統(tǒng)和熱氣溶膠滅火系統(tǒng)三種[2]。本文根據(jù)變電站設(shè)備室的性質(zhì)，對這三種滅火系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，為選擇最優(yōu)的方案提供一種直觀、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段。

1 常用滅火系統(tǒng)概述

1.1 七氟丙烷滅火系統(tǒng)

七氟丙烷是無色、無味、不導(dǎo)電、無二次污染的氣體，滅火機(jī)理主要是通過化學(xué)抑制作用終止燃燒反應(yīng)，中斷燃燒鏈，迅速滅火，屬于化學(xué)滅火劑；具有清潔、低毒、電絕緣性好、滅火效率高的特點(diǎn)，特別是它對臭氧層無破壞，在大氣中完全汽化不留殘渣，其環(huán)保性能明顯優(yōu)于鹵代烷，是目前為止研發(fā)比較好的一種潔凈氣體滅火劑。

1.2 IG541滅火系統(tǒng)

IG541是由氮?dú)狻鍤夂投趸及匆欢ㄙ|(zhì)量比例混合而成的，無色、無味、無毒、無腐蝕性以及不導(dǎo)電、不燃燒，也不與大部分物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，是一種較為理想的滅火劑。滅火機(jī)理是把藥劑噴射到封閉空間內(nèi)，降低氧的濃度，窒息燃燒撲滅火災(zāi)。由于這些氣體都是在大氣層中自然存在，來源豐富，不會對大氣臭氧層造成破壞，是一種真正意義上的“零污染”。

1.3 熱氣溶膠滅火系統(tǒng)

熱氣溶膠是由固體或液體微粒懸浮于氣體分散介質(zhì)中的一種溶膠，微粒中的固體顆粒主要是由金屬氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽、碳粒以及少量金屬碳化物組成，90%以上的微粒粒徑小于1 μm。固體顆粒氣溶膠是通過若干種機(jī)理發(fā)揮滅火作用的，如吸熱分解的作用、化學(xué)抑制作用以及惰性氣體使局部氧含量下降等。

氣溶膠滅火系統(tǒng)主要有S型、K型和其他型，其中應(yīng)用比較廣泛的是S型氣溶膠滅火系統(tǒng)。S型氣溶膠滅火裝置中的固態(tài)滅火劑是通過電啟動、經(jīng)過藥劑自身的氧化還原燃燒反應(yīng)形成大量凝集型滅火氣溶膠，其主要成分是氮?dú)?、二氧化碳、金屬鹽固體微粒等。

2 常用滅火系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

常用的三種滅火系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表1。

3 經(jīng)濟(jì)計算分析

在常村110 kV戶內(nèi)變電站的10 kV配電室、主控室和電容器室需要加裝氣體滅火系統(tǒng)。各房間的體積如下：10 kV配電室為460 m2×5.5 m=2 530 m3、主控室155 m2×5 m=775 m3、電容器室共1 205 m3(1號、2號、3號電容器室均為59 m2×5 m=295 m3、4號電容器室64 m2×5 m=320 m3)，房間總體積為4 510 m3，現(xiàn)對三種氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。

3.1 方案一：采用七氟丙烷系統(tǒng)

滅火劑設(shè)計用量計算公式為：

式中：C為設(shè)計常規(guī)滅火濃度，C=9%；S為質(zhì)量體積，0.132 0 m3/kg，k為海拔高度修正系數(shù)，取1；V為防護(hù)區(qū)凈容積，V=4 510 m3。

將數(shù)據(jù)代入計算得：W=3 379 kg。

七氟丙烷儲存容器的增壓壓力采用一級2.5 MPa，則充裝量不大于1 120 kg/m3(1.12 kg/L)，如選用100 L儲存瓶組，需30套，材料設(shè)備及施工安裝總造價約為155萬元。

表1 常用的三種滅火系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

3.2 方案二：IG541滅火系統(tǒng)

滅火劑設(shè)計用量計算公式為：

式中：C為設(shè)計常規(guī)滅火濃度，C=40%；S為質(zhì)量體積，0.707 m3/kg；k為海拔高度修正系數(shù)，取1；V為防護(hù)區(qū)凈容積，V=4 510 m3。

經(jīng)計算得：

W=3 258 kg。

儲存瓶組壓力為15 MPa，充裝量為211.15 kg/m3(0.211 5 kg/L)，選用瓶組100 L，需要155套，材料設(shè)備及施工安裝總造價約為240萬元。

3.3 方案三：熱氣溶膠滅火系統(tǒng)

滅火劑設(shè)計用量計算公式為：W=C2×K×V

式中：C2為滅火設(shè)計密度，通訊機(jī)房和電子計算機(jī)房等場所的電氣設(shè)備火災(zāi)，C2=140 g/m3；V為防護(hù)區(qū)容積，4 510 m3，K為容積修正系數(shù)，V<500 m3,K=1.0；500 m3≤V<1 000 m3,K=1.1；V≥1 000 m3,K=1.2。

則：滅火劑設(shè)計用量W=0.14×4 510×1.2=758 kg。單個滅火裝置的儲存容量不超過10 kg，則至少需要76套，材料設(shè)備及施工安裝總造價約為132萬元。

3.4 綜合分析

1) 根據(jù)以上計算分析，可見IG541混合氣體滅火系統(tǒng)的初投資較高，不予考慮。七氟丙烷比熱氣溶膠的初投資略高，但由于S型氣溶膠滅火劑的有效期使用期限為6a，即每6a就要更換一次設(shè)備。而在維持壓力正常的情況下，七氟丙烷的有效期限為30a。如果按30a來計算，氣溶膠滅火系統(tǒng)的總費(fèi)用遠(yuǎn)大于七氟丙烷滅火系統(tǒng)。

2) 由于10 kV配電室、主控室和電容器室均有重要精密電氣設(shè)備，一旦發(fā)生火災(zāi)，熱氣溶膠的噴射時間約為120 s，燃燒時產(chǎn)生的微粒會產(chǎn)生點(diǎn)膠狀物質(zhì)黏附在設(shè)備表面，容易造成鼓面、盤面劃破以及插接件磨損；氣溶膠微粒中的金屬鹽離子有一定的導(dǎo)電性，容易引起電子設(shè)備的短路，故會對電氣設(shè)備造成較大的損傷。而七氟丙烷的噴射時間不大于10 s，從而大大減少了火災(zāi)時設(shè)備的損壞。

氣溶膠的固體粉末極易受潮，一旦受潮就會結(jié)塊，嚴(yán)重影響了正常點(diǎn)火和氣化效率；氣溶膠滅火系統(tǒng)裝置無機(jī)械應(yīng)急啟動功能，一旦裝置失靈，系統(tǒng)將無法正常工作。這些缺點(diǎn)都會對滅火產(chǎn)生不利的因素，而七氟丙烷在滅火效率方面具有很高的可靠性。

3) 七氟丙烷系統(tǒng)運(yùn)行時雖然會產(chǎn)生微量的氫氟酸，按規(guī)定設(shè)計的防護(hù)區(qū)的七氟丙烷滅火設(shè)計濃度為9%，滿足防護(hù)區(qū)的濃度規(guī)定，而且設(shè)定七氟丙烷系統(tǒng)的啟動時間為30 s，這樣能保證人員及時撤出。

4 結(jié) 語

通過對三種氣體滅火系統(tǒng)在滅火性能、環(huán)境污染、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面的綜合分析，常村110 kV變電站的戶內(nèi)10 kV配電室、主控室和電容器室最終選擇加裝七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。