變電站火災報警系統存在問題分析及解決方案

張 輝 錢 怡

（1.國網河南省電力公司技能培訓中心，河南 南陽473009；2.河南南陽供電公司，河南 南陽473000）

0 引言

隨著電網的快速發展，220kV及以下變電站基本上實現了無人值班，但是在電氣設備現場的實際運行中，絕緣老化、受潮、腐蝕或機械損傷等會造成設備的絕緣強度降低、短路，熔斷器熔體燒斷等；在運行中電氣設備或線路嚴重超負荷也會產生電火花、電弧或危險高溫，從而導致電氣設備火災和爆炸事故的發生，給電網的運行帶來極大的危害。

1 變電站發生火災的原因及危害

1.1 設備嚴重過負荷

設備嚴重過負荷是指設備運行時的功率和電流極大地超過了其額定值規定的范圍。造成設備嚴重過負荷的原因有以下幾個方面：

（1）設備安裝設計存在問題，導致設備的額定容量小于實際運行負荷容量；或者在設備運行中由于各種原因隨意裝接其他設備，增加了負荷。

（2）在運行中檢修維護不當，巡視檢查不及時，使設備長期處于異常運行狀態。

設備絕緣材料一般由油、紙、麻、絲和棉的紡織品、樹脂、瀝青、漆、塑料、橡膠等制成，具有可燃性，嚴重過負荷時，導體和絕緣物會局部過熱，達到一定溫度，超過可燃點時，就會引起火災。

1.2 短路、電弧和電火花

短路是指除了正常運行以外的一切相與相之間或相與地之間的短接，短路會引起電流突然增大，在極短的時間內發熱量也很大，不僅會造成絕緣燃燒，而且能使金屬熔化，引起附近的可燃、易燃物質燃燒。造成短路引起火災的原因主要有：

（1）電氣設備的選用、安裝、使用與所處環境不符，其絕緣體長期在高溫、潮濕、酸堿環境條件下運行，失去絕緣能力。

（2）維護不當，使設備長期異常運行；或者設備使用時間過長，大大超過其使用壽命，導致絕緣老化。

（3）雷電過電壓或者操作過電壓使設備絕緣擊穿。

（4）人為的誤操作，安裝、修理人員接錯線路，或帶電作業時造成人為碰線短路。

1.3 導線接頭處接觸電阻過大

運行中的導線有很多接頭，當接頭接觸不良時，會引起接觸電阻增大，形成局部溫度過高，積累很高的熱量。其主要原因是：

（1）安裝時，破壞了電氣接頭表面，引起接頭處接觸電阻增大。

（2）運行中，接頭表面會產生導電不良的氧化膜，維護中未及時清除。另外，在振動或者熱的作用下，連接處發生虛接松動現象。

（3）有的接頭處是銅鋁連接，兩者之間存在電位差，在空氣潮濕時會發生電解作用，時間一長，就會使鋁腐蝕，引起接觸不良。

1.4 雷電和靜電的影響

當發生雷擊時，雷云尖端放電產生極大的電能，這個能量能達到易燃易爆物質可燃能量的100萬倍，足可引起火災。

靜電危害主要表現在靜電放電引起火災和爆炸。靜電的發生有以下幾種形式：兩種物質互相摩擦、兩種物質緊密接觸后再分離、物質受壓或受熱、物質發生電解以及物質受到其他帶電體的感應等。靜電電荷不斷積聚會形成很高的電位，在一定條件下，可對金屬物或地放電，產生有足夠能量的強烈火花，導致飛絮、粉塵、可燃氣體等燃燒起火。

2 火災報警系統的工作原理及聯網方案

如圖1所示，火災報警系統主要由自動監測報警和自動控制滅火兩部分組成。其原理是：當被監控現場發生火災，火災探測器就會檢測到火災信息，如煙霧、溫度、火焰光、可燃氣等，探測器將這些信息轉換成電信號送往報警控制器，報警控制器通過與整定值比較、判斷，若確認火災，將會產生四路輸出信號，一是輸入消防聯鎖控制系統，使消防設備動作，并關閉建筑物空調系統、啟動排煙系統、啟動消防水加壓泵系統等；二是輸入到滅火控制裝置，啟動滅火裝置；三是兩路輸入報警顯示裝置，分別在本機顯示和上傳至監控終端。

圖1 火災報警系統原理圖

每個變電站火災報警主機上增加安裝1個聯網接口卡、1個過濾器、1個光纖轉換器及光纖跳線2根，通過站與站之間已聯通的光纖進行信號傳輸，可以顯示每個設備的具體位置。主機可以對從機進行消音、復位、屏蔽及啟動、停止設備等操作，主機或從機可以任意定義，例如，將其中一個集控中心站的火災報警主機設置為主機，其他站的主機設置為從機，集控中心站的火災報警主機顯示其他站所有從機的信息，包括故障信息、火警信息，且能多點顯示每個站每個點的位置信息、動作時間等。

信號傳輸過程：火災報警主機收到的信息依次經過聯網接口卡、過濾器、光纖轉換器，通過站與站之間已聯通的1路光纖（共需2路光纖通道，1路發信號，另外1路收信號，且光纖已融有光纖接頭、FC接頭或ST接頭，1根光纖可有多條光纖通道）將信號傳送到集控中心主機。當然，集控中心的火災報警主機的信息或命令依次經過聯網接口卡、過濾器、光纖轉換器，通過站與站之間已聯通的另外1路光纖（共需2路光纖通道，1路發信號，另外1路收信號，且光纖已融有光纖接頭、FC接頭或ST接頭，1根光纖可有多條光纖通道）將信號或命令傳送到相關從機。

3 火災報警系統存在的問題分析

目前雖有火災報警控制器以及站內安裝的探頭結合監控視頻系統對站內設備的消防狀況進行監視，但經過長時間的運行監控觀察，變電站火災報警系統存在著以下問題：

火災報警信號多數情況是誤報，即便真是火災報警信號報出，也存在2種可能，一是夏季室內溫度高，加上設備運行產生的高溫散發不出去，感溫探頭達到溫度閾值，就會發出火災報警信號；另外就是室內有工作造成煙霧過多，光電感煙探頭達到閾值也會發出火災報警信號。另外，當真正發生電氣設備著火現象時，由于室內燈光的照射，從視頻畫面上看現場并不一定有煙霧。所有這些都將影響運行人員的正確判斷，給設備安全運行和事故發生時的及時處理帶來一定困難。

4 解決方案

為了克服目前后臺機及視頻不能有效監視現場，從而不能對現場設備是否發生發熱、爆炸、著火的情況進行正確判斷的問題，我們對控制器的程序定義編碼進一步細化、完善，增加一外部通風設備的控制，對光電感煙探頭的閾值進行數據化采集上報監控后臺，對火災報警信號的單一上報，細化到是溫度高煙霧報警并附帶溫度值還是煙霧濃度達到閾值報警并附帶煙霧濃度值，另外，對火災報警探頭故障引起的火災報警信號加以自動屏蔽，以減少火災誤報的幾率，監控人員也能根據細化的信號，準確地與現場運維人員進行溝通；在夏季結合溫度高報警信號，在溫度高報警的同時，火災報警控制器能自動啟動該室內的通風設備，加以散熱，以減少運維人員的工作量，而運維和監控人員也不會因為看到火災報警信號而立即精神緊張，只須增加設備的測溫巡視；在同時報出溫度高和煙霧報警信號時，因為現場火災控制器已啟動了通風設備進行通風，運維人員知道有煙霧，可結合現場情況確定是否求助消防人員，如有必要查看現場情況應及時穿上防毒服，減少對自身的傷害。

5 結語

電力火災事故危害性很大，因此在工作中要堅決貫徹“預防為主，防消結合”的方針，通過改進方案，確保變電站消防系統設備經常處于完好狀態，并能正確報出火災報警信號，防止和減少火災危害，減少運維人員的維護工作量，保證電網的安全可靠運行。