無人值班變電站消防系統技術探討

岳劍雄

（重慶市電力公司檢修分公司，重慶 400039）

“預防為主，安全第一”和防患于未然是長期以來安全生產的主題，近幾年來，隨著電力系統的快速發展和綜合自動化變電站改造工作步伐的不斷推進，電力系統的電網結構發生了翻天覆地的變化。目前，變電站供區范圍大，覆蓋用戶廣，供電可靠性要求高，變電站運行的安全與否，直接影響到所轄供區工農業生產順利進行和經濟建設的健康發展。為確保無人值班變電站的安全運行，采用先進的自動滅火系統勢在必行。針對突發事件，消防系統能否正常投入運行，實現壓制和撲滅早期火災是非常重要的。

1 變電站的火災探測、報警系統

變電站的火災探測、報警系統由探測系統和聯動控制系統組成。其主要功能是及早發現事故隱患，發出報警信號，以提示遠方監控中心值班人員采取相應措施或自動啟動聯動控制系統撲滅初期火災或抑制火災擴大。

1.1 探測系統

變電站傳統意義上的火災報警系統其感煙、感溫火災探測技術，在電氣控制屏柜內部發生早期火災時，基本無法探測到早期極其微弱的煙霧信號。等到濃煙從屏柜內部蔓延出來，感煙探測器探測到火災的發生時，火勢已經很難得到控制，最佳滅火時機已過。

采用空氣采樣式感煙探測器來監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感溫電纜以更直接、準確地探測到可能發生的危險信號。通過多種監測儀器組合，構成一個完整的變電站火災報警系統，使之能夠在第一時間準確探測到危險信號，即時通知監控中心或自動采取相應措施控制險情的發生。

空氣采樣式煙霧探測系統是一種主動式的探測系統。系統使用抽氣泵通過延伸至保護區域的空氣采樣管路及采樣孔，不斷抽取空氣樣品進入探測腔進行檢測，以監視保護區域中是否具有火災的生成物煙霧顆粒。

一次火災的發生分為以下幾個階段：)醞釀期：為火災的陰燃階段，產生不可見煙霧。從不可見煙霧到下一可見煙霧階段的火災醞釀期時間可長達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。

在火災發展的初始階段，因為一些設備或線纜過電壓、過電流而揮發出微量的煙霧粒子，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了煙霧，只不過煙霧的濃度低于人眼的視覺閾值，當然更低于普通報警探測器的報警閾值。即使產生了較濃的煙霧，由于空調及通風設備的大量采用，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的工作原理是光散射測量技術，當激光照射到空氣樣品上時，不同直徑的煙粒子發生的散射現象是不一致的。其多級過濾方式一方面將大的灰塵、臟物過濾掉。

1.2 報警系統

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

2 無人值班變電站主變消防

變壓器本體內含有大量的易燃物質，變壓器著火時，會將火噴至附近的設備，所以需要特別注意對變壓器的保護。變壓器爆炸及燃燒一般是因內部絕緣破壞引起的，原因可能是過負荷、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，主變消防設計思路以“預防為主，防消結合”。主變消防主要有二氧化碳滅火系統、水噴霧滅火系統和變壓器充氮滅火系統。

2.1 二氧化碳滅火系統

二氧化碳滅火系統二氧化碳來源廣泛、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。二氧化碳滅火系統的防護區大多是重點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的同時應設有手動操作裝置。手動裝置要設在防護區外或遠離保護對象的場所。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的裝置。二氧化碳系統防護區應采用機械排風裝置，排風口設在防護區下部，進風口設在上部，根據保護對象空間是否封閉，二氧化碳滅火系統分為全淹沒滅火系統與局部施用系統兩種類型。全淹沒滅火系統使用的二氧化碳設計濃度為34%或更高，對人是致命濃度。所以在設有自動控制的防護區外，需設置噴射指示燈和自動手動轉換開關及專用的呼吸器，以避免對人可能產生的危害。

二氧化碳滅火系統采用局部施用系統難以達到主變滅火效果，采用全淹沒系統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不宜對城區或城郊的無人值班變電站主變消防。

2.2 水噴霧滅火系統

水噴霧滅火系統是一種固定滅火系統。它的優點是性能可靠、適用范圍廣、維護簡便、不污染環境等。

水噴霧滅火系統主要由水源、水壓保持系統、高壓水泵、輸水管道、報警系統及滅火控制系統組成。水噴霧滅火系統的水源必須滿足要求。發生火災時自動啟動高壓泵產生高壓水通過噴頭形成霧狀水，這些水粒在燃燒區迅速氣化，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，產生窒息而滅火。從啟動消防系統到火完全熄滅，整個過程十分迅速。該系統安裝噴霧噴頭，噴頭噴水由火災自動探測報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，主變之間設置防火墻，但單臺主變沒有獨立的變壓器室，采用水噴霧滅火系統產生的霧狀水會降低相連主變的電器距離，對相連主變運行帶來安全隱患。因此，采用水噴霧滅火系統事故時不利相連主變安全運行。

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警信號和重瓦斯報警信號后，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；同時控流閥關閉，切斷油枕的不由通道。排油數秒后，氮氣從油箱底部注入，強制熱冷油交換，使油溫迅速降至燃點以下；同時氮氣覆蓋油面，降低氧氣濃度度，使油面的明火在60s內迅速熄滅。之后氮氣被連續注入油箱至少10min以上，使變壓器充分冷卻，防止復燃。改產品具有如下突出特點：以防為主，防消結合?？梢杂行Х乐褂徒儔浩鞅阉a生的火災，避免重大損失，利于變壓器安全運行。不用水或泡沫等滅火截至，免除了消防排水設計和相關設施。屬環保產品，該設施不對環境和變壓器本身造成任何污染。造價低，運行管理簡單，維護方便。本裝置需有兩個信號發生，與邏輯后立即滅火，排出誤動的可能，滅火時間短。限制內部故障引起火災的損壞范圍，減少變壓器火災造成的損失。結構緊湊，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。

結束語

傳統意義上的變電站消防系統，滅火設備仍然是人工手動式滅火器，在無人值守狀態下，這些滅火器就形同虛設。為了提高無人值守變電站防火能力，從自動探測報警、聯動滅火等方面運用合理科學的滅火技術，力求使該消防系統能夠在第一時間發現、自動撲滅早期火災，確保整個供電系統的正常運行。

[1]李薇.通惠220kV變電站消防設計[J].工程建設與設計，2011-06-20.