戶內(nèi)變電站電氣消防滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

童 年

(鎮(zhèn)江供電公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

城市戶內(nèi)變電站地處人員密集的城市中心區(qū)域，在目前無人值守的運(yùn)行模式下，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，消防系統(tǒng)若不能正常運(yùn)行，后果將不堪設(shè)想。因此，戶內(nèi)變電站消防滅火系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和運(yùn)用尤為重要。

1 系統(tǒng)概述

消防滅火系統(tǒng)由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)和防火封堵系統(tǒng)組成。其主要功能是：當(dāng)變電站發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號，提示值班人員采取措施，同時(shí)啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)防止災(zāi)情擴(kuò)大；值班人員確認(rèn)火情后，啟動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火；防火封堵系統(tǒng)主要是防止火災(zāi)順著電纜或建筑物通道蔓延，阻止火災(zāi)進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大。

消防滅火系統(tǒng)采用自動(dòng)控制、電氣手動(dòng)控制和機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)控制等多種方式切換控制，其動(dòng)作流程如圖1所示。

2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)用于探測初期火災(zāi)并發(fā)出警報(bào)，通知值班人員，同時(shí)聯(lián)動(dòng)相關(guān)控制系統(tǒng)，如聯(lián)跳火災(zāi)區(qū)域非消防電源，關(guān)閉空調(diào)風(fēng)機(jī)等通風(fēng)系統(tǒng)，指示安全通道，呼叫消防人員，確認(rèn)火災(zāi)后啟動(dòng)滅火系統(tǒng)等。

報(bào)警系統(tǒng)由一個(gè)火災(zāi)報(bào)警控制器、若干個(gè)火災(zāi)探測器和若干聯(lián)動(dòng)裝置組成。220 kV新竹變電站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 消防系統(tǒng)動(dòng)作流程

2.1 火災(zāi)報(bào)警控制器

火災(zāi)報(bào)警控制器是整個(gè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的核心，其功能包括：為各火災(zāi)探測器提供穩(wěn)定的電源；監(jiān)視探測器和自身的運(yùn)行狀態(tài)；接受、轉(zhuǎn)換、處理火災(zāi)探測器輸出的報(bào)警信號；進(jìn)行聲光報(bào)警；指示報(bào)警的具體部位和報(bào)警時(shí)間，并打印記錄；執(zhí)行相關(guān)的聯(lián)動(dòng)控制等任務(wù)。

控制器電源由交流系統(tǒng)提供AC 220 V主電源，輸出電源為DC 24 V(圖2中P回路)。同時(shí)，控制器自備一定容量的蓄電池，作為主供電源消失時(shí)的主機(jī)和探測系統(tǒng)的備用電源。

圖2 新竹變電站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

控制器通信系統(tǒng)采用總線制，通過報(bào)警信號總線與各種探測器、聯(lián)動(dòng)模塊通信(圖2中S回路)。控制器還具備消防電話的語音通信系統(tǒng)，可在各防火區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)置電話模塊，通過語音線(圖2中T回路)與控制器相連，以便實(shí)現(xiàn)控制室與現(xiàn)場人員的及時(shí)報(bào)警和聯(lián)絡(luò)。

火災(zāi)報(bào)警控制器可選用柜式或壁掛式，應(yīng)將其設(shè)置在二次設(shè)備室內(nèi)，以便運(yùn)行人員實(shí)行監(jiān)控。

2.2 火災(zāi)探測器

火災(zāi)探測器是整個(gè)系統(tǒng)的檢測部分，可根據(jù)火災(zāi)發(fā)生初期的物理特征量，如煙霧、溫度、氣體及火焰等變化，向火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號。根據(jù)所探測的物理量，火災(zāi)探測器一般可分為感煙探測器、感溫探測器、煙溫復(fù)合式探測器、可燃?xì)怏w探測器、火焰探測器等；根據(jù)結(jié)構(gòu)造型，火災(zāi)探測器可分為點(diǎn)型探測器、線型探測器等。

根據(jù)GB 50229—2006《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第11.5.21條，變電站的主控室、電纜層和電纜豎井、配電裝置室、電抗器室等均需配置感煙型探測器。但當(dāng)設(shè)備發(fā)生火情產(chǎn)生大量煙霧時(shí)再報(bào)警已相對滯后，因此在設(shè)備區(qū)的探測器宜采用以感溫為主的煙溫復(fù)合式探測器，而在走廊、樓梯間、電纜豎井等區(qū)域則可設(shè)置感煙探測器。探測器設(shè)置的具體數(shù)量和布置應(yīng)滿足GB 50116—1998《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

對于無遮擋大空間，特別是層高較高、頂梁較大的區(qū)域，如GIS室和變電站開關(guān)室等區(qū)域，宜選用紅外光束感煙探測器。相鄰兩組紅外光束感煙探測器的水平距離不應(yīng)大于14 m，探測器至側(cè)墻的水平距離不應(yīng)大于7 m，且不應(yīng)小于0.5 m，探測器的發(fā)射器和接收器之間的距離不宜超過100 m。

2.設(shè)計(jì)AP-BEPS成果的中國轉(zhuǎn)化方案。中國是AP-BEPS的參與國，主動(dòng)響應(yīng)和執(zhí)行AP-BEPS。中國國家稅務(wù)總局成立G20稅制改革小組，設(shè)計(jì)出AP-BEPS成果的中國轉(zhuǎn)化方案，包括4大改革任務(wù)、37項(xiàng)實(shí)施任務(wù)，描繪了時(shí)間表和路線圖，力圖使中國稅收體系更接近BEPS行動(dòng)計(jì)劃的要求。

感溫電纜主要用于電纜橋架、電纜豎井等區(qū)域的電纜防火，但由于變壓器室的高度一般較大，結(jié)合變壓器防火的特殊要求，通常應(yīng)采用感溫電纜敷設(shè)在變壓器整個(gè)器身的方式。

220 kV新竹變電站部分配電裝置區(qū)域消防報(bào)警平面布置如圖3所示。

2.3 聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

圖3 部分配電裝置區(qū)域消防報(bào)警平面布置

聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)控制范圍很廣，應(yīng)根據(jù)具體工程的規(guī)模和要求，采用相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備有手動(dòng)報(bào)警/啟泵按鈕、消火栓、防火卷簾、排煙風(fēng)機(jī)、防火閥、聲光報(bào)警器、逃生指示燈、切斷非消防電源裝置等。

3 滅火系統(tǒng)

變電站滅火系統(tǒng)主要分為氣體滅火系統(tǒng)、給水滅火系統(tǒng)和移動(dòng)式滅火系統(tǒng)。

3.1 氣體滅火系統(tǒng)

目前，在變電站中運(yùn)用于主變的氣體滅火系統(tǒng)主要為排油充氮固定滅火裝置。其工作原理為：系統(tǒng)接收到主變重瓦斯動(dòng)作信號和其他火災(zāi)信號后，打開排油閥將主變的壓力釋放，防止變壓器爆炸，同時(shí)關(guān)閉油枕斷流閥，防止油枕內(nèi)的油流回本體；待油排出后，從變壓器底部將氮?dú)庾⑷氡倔w，將氮?dú)夂陀突旌掀鸬浇禍乩鋮s的作用，并將著火油面與空氣隔絕，撲滅火災(zāi)。該系統(tǒng)具有安裝簡單、占地面積小、土建投資少、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，目前已大量運(yùn)用于220 kV變電站中。

在最新的江蘇電網(wǎng)220 kV變電站中，已明確所有主變滅火系統(tǒng)采用排油充氮固定滅火裝置。

3.2 給水滅火系統(tǒng)

水噴霧滅火系統(tǒng)是用于主變的消防滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過噴頭噴出大量水霧，對主變火災(zāi)起到冷卻、窒息、覆蓋、沖擊乳化和稀釋作用，由水泵組、供水管網(wǎng)、噴霧噴頭等部分組成。相對于排油充氮滅火裝置，該系統(tǒng)即使誤動(dòng)也不會(huì)對設(shè)備運(yùn)行造成重大損失，但是需要提供專用的泵房、電源、水源管路等，其設(shè)計(jì)施工較為繁瑣。

3.3 移動(dòng)式滅火系統(tǒng)

除在主要設(shè)備處配置滅火系統(tǒng)外，變電站各運(yùn)行單位還應(yīng)根據(jù)各區(qū)域的火災(zāi)危險(xiǎn)類別和危險(xiǎn)等級，配置相應(yīng)的移動(dòng)式滅火器。

4 防火封堵系統(tǒng)

防火封堵系統(tǒng)主要由防火墻、防火門、防火閥、防火板、防火包、防火堵料及防火涂料組成，一般設(shè)置在易產(chǎn)生爆炸燃燒的配電裝置室、電纜夾層、所有設(shè)備的進(jìn)出線孔洞和電纜穿越的建筑孔洞，其目的是為了防止火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)散、蔓延。

在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，采用防火墻、防火門是防火、分區(qū)并阻止火災(zāi)蔓延的有力手段。

防火閥一般設(shè)置于通風(fēng)風(fēng)機(jī)或窗口處，當(dāng)探頭感應(yīng)火災(zāi)溫度上升到一定幅值時(shí)(一般為70 ℃)，閥門關(guān)閉通風(fēng)通道，同時(shí)輸出動(dòng)作信號聯(lián)動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)、控制箱的電源，以起到隔絕的作用。

5 設(shè)計(jì)中需注意的問題

在工程設(shè)計(jì)中，下列問題應(yīng)引起高度重視。

(1) 消防電源主電源開關(guān)不可采用漏電保護(hù)開關(guān)。比較供電和消防電源對漏電可靠性的要求，后者的要求更高。消防滅火系統(tǒng)的供電應(yīng)按照II類負(fù)荷供電，采用雙電源或雙回路供電時(shí)，應(yīng)在最末一級配電箱處自動(dòng)切換。若在電源切換開關(guān)處設(shè)置漏電保護(hù)開關(guān)時(shí)，則應(yīng)取消漏電跳閘附件，或設(shè)置漏電時(shí)只發(fā)報(bào)警信號而不跳閘。

(2) 變電站照明配電箱、動(dòng)力配電箱進(jìn)線空氣斷路器要求配有遠(yuǎn)程分勵(lì)脫扣附件。進(jìn)線開關(guān)應(yīng)與火災(zāi)報(bào)警控制器聯(lián)動(dòng)，當(dāng)相應(yīng)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)分勵(lì)脫扣附件得到聯(lián)動(dòng)控制模塊跳閘信號后應(yīng)立即脫扣，其脫扣電壓與消防控制器控制模塊的輸出電壓一致，均采用DC 24 V；當(dāng)分勵(lì)脫扣器選擇AC 220 V型，或當(dāng)脫扣電壓的壓降過大造成跳閘時(shí)，可在配電箱內(nèi)另裝DC 24 V的中間繼電器，實(shí)現(xiàn)控制的電壓轉(zhuǎn)換和擴(kuò)容。

(3) 為便于現(xiàn)場人員遠(yuǎn)程啟動(dòng)消防滅火水泵，變電站防火區(qū)域的出入口附近均應(yīng)設(shè)置消火栓水泵啟動(dòng)按鈕。消火栓按鈕與火災(zāi)報(bào)警控制器的信號總線相連，接通后報(bào)警控制器即可根據(jù)軟件編碼地址知曉信號區(qū)域，并啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。但為防止火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)故障，還應(yīng)采用獨(dú)立回路將啟動(dòng)信號直接送至消防泵控制箱，實(shí)現(xiàn)直接控制啟泵。

(4) GB50116—1998《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》7.3.1要求“無遮擋大空間或有特殊要求的場所，宜選擇紅外光束感煙探測器”；4.2.1.2要求“紅外光束線型感煙火災(zāi)探測器的探測區(qū)域長度不宜超過100 m”；8.2.1要求“紅外光束感煙探測器的光束軸線至頂棚的垂直距離宜為0.3～1.0 m，距地高度不宜超過20 m”，所以在不超過100 m的GIS室區(qū)域，一般采用紅外光束線型感煙探測器。但在具體設(shè)置探測器時(shí)不可墨守成規(guī)，這是因?yàn)镚IS室跨度較大，梁柱較大，其上空一般會(huì)考慮設(shè)置運(yùn)輸設(shè)備用的行車或吊鉤等裝置，如果按照規(guī)范要求在頂棚下方近距離設(shè)置探測器，勢必影響探測器的正常運(yùn)行。因此，宜采取較GIS設(shè)備略高的高度，一般取4～4.5 m，這樣基本上可保證探測器的靈敏程度和可靠動(dòng)作。

(5) 目前220 kV變壓器普遍采用排油充氮消防滅火系統(tǒng)。江蘇地區(qū)的工程設(shè)計(jì)中，一般以主變重瓦斯繼電器的啟動(dòng)信號引起該滅火系統(tǒng)動(dòng)作。

重瓦斯繼電器誤動(dòng)會(huì)導(dǎo)致滅火系統(tǒng)啟動(dòng)，運(yùn)行部門一般在實(shí)際運(yùn)行時(shí)將該系統(tǒng)停用。如果主變發(fā)生消防事故，生產(chǎn)人員應(yīng)到現(xiàn)場手動(dòng)啟動(dòng)該系統(tǒng)。因此，該消防系統(tǒng)無法達(dá)到火災(zāi)初期及時(shí)撲滅火災(zāi)，保護(hù)設(shè)備的目的。建議采用以下措施，降低充氮滅火裝置誤動(dòng)幾率，提高運(yùn)行人員的響應(yīng)速度。

① 采集變壓器重瓦斯動(dòng)作信號和變壓器各側(cè)斷路器跳閘位置信號(斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)硬接點(diǎn))，增加滅火系統(tǒng)啟動(dòng)條件，確保滅火裝置零誤動(dòng)，其啟動(dòng)充氮滅火裝置回路如圖4所示。

圖4 啟動(dòng)充氮滅火裝置

② 結(jié)合科技手段，正確實(shí)施遠(yuǎn)程操控，加快運(yùn)行人員響應(yīng)速度。為確保滅火系統(tǒng)不誤動(dòng)，可將系統(tǒng)啟動(dòng)信號改為先發(fā)出告警信號通知監(jiān)控人員，延時(shí)30 s，等待監(jiān)控人員確認(rèn)；監(jiān)控人員可通過主變現(xiàn)場遠(yuǎn)程視頻采集系統(tǒng)和變電站監(jiān)控系統(tǒng)前期報(bào)警信號加以確認(rèn)后，遠(yuǎn)程啟動(dòng)滅火系統(tǒng)，避免火災(zāi)擴(kuò)大，減小損失。

(6) 變電站中采用的火災(zāi)報(bào)警控制器應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)通信功能。設(shè)計(jì)人員可將控制器接入智能控制單元通信，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警、固定滅火系統(tǒng)等消防安防信息上傳至監(jiān)控中心，以便監(jiān)控中心運(yùn)行人員全方位掌握變電站的運(yùn)行和消防情況。

6 結(jié)束語

在消防滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須遵循國家法律法規(guī)和規(guī)范要求，針對變電站的特點(diǎn)，仔細(xì)分析研究，與建筑結(jié)構(gòu)、給排水、通風(fēng)等專業(yè)協(xié)同配合，努力做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理和運(yùn)行維護(hù)簡易方便，保障變電站的安全運(yùn)行。