全戶內變電站主變室火災報警裝置的優化選擇

王彥禎，董 偉2

（1.江蘇省電力公司常熟市供電公司，江蘇 常熟215500；2.江蘇海虹電力工程顧問股份有限公司，江蘇無錫214028）

0 引 言

變電站的火災危險性為丙類，內部設備為帶電和部分帶油的設備。據相關資料統計，變電站發生火災概率很小，即使發生火災也大多數是因電氣設備過載引起，危及建筑物。因此，全戶內變電站主變室的火災探測報警系統主要針對變壓器。目前，蘇州地區經常采用的探測器有線型感溫、吸氣式感煙及紅外對射探測器。

上述探測裝置，由于受到主變室空間布置所限，到后期變電壓投入運行后，一旦報警裝置故障，很難維護和修理。有時需停電檢修，給供電可靠性和居民用電帶來了極大不便。為改善上述情況，筆者和設計人員充分溝通后，在城區110 k V報慈變電站內嘗試使用火焰探測裝置，在滿足防火功能要求的前提下，通過合理設置探測器位置，有效避開電氣設備，極大方便了后期的運行維護，受到了運行單位的廣泛好評，為以后更廣泛應用積累了很好的經驗。

1 主變室空間布置

根據國家電網公司“三通一標”及“兩型一化”要求，目前變電站土建設計均按滿足電氣功能的最小要求布置，因此110 k V全戶內變電站主變室尺寸較為固定，一般為8 m×11 m×10 m，如圖1所示。

2 常用火災探測裝置

2.1 紅外對射探測器

工作原理：探測器由收、發兩部分組成。紅外發射器向安裝在遠方的接收器發射紅外線，其射束有單束、雙束，甚至多束。當相應的紅外射束被遮斷時，接收器即發出報警信號。

優點：安裝簡單、價格便宜、外觀小巧精美。

缺點：（1）空氣流動等環境因素以及安裝方式、角度、位置等因素都很容易引發誤報。（2）受主變室結構影響，又由于探測器為成對配置，故安裝位置固定，且只能布置于平行主變正上方，主變室兩側探測器分別位于110 k V電纜終端及10 k V母線上方，不便于檢修維護。

圖1 110 kV全戶內變電站主變平斷面及各類火災探測器布置圖

2.2 吸氣式感煙火災探測器

吸氣式感煙火災探測器又稱為空氣采樣火災探測器，分為單管型、雙管型、四管型（多管型）。根據環境要求不同選用不同規格的探測器。探測器有四個工作階段：警告、行動、火警1、火警2。

優點：靈敏的探測能力（能在煙之前數小時內發現火災的存在）；低廉的維護成本；相對穩定的系統。

應用于主變室的缺點：布置于頂面，且位于主變正上方，不宜檢修維護；主變室上、下方均為通風百葉窗，由于氣流對流現象，可能影響報警結果。

2.3 感溫電纜探測裝置

以線型感溫電纜作為火災探測器，經電纜信號匹配器送至控制室火災控制器，根據環境溫度的變化和報警靈敏度要求選擇感溫電纜的等級。

優點：直接纏繞在變壓器上，安裝簡單、方便。

缺點：①變壓器表面凹凸不平，不宜綁扎，接觸不好；②線纜容易老化，可靠性和壽命不高；③安裝過程容易使線纜損傷，有時因拉的過緊，會壓裂外套，擠壓內部絕緣層。

3 火焰探測器

3.1 工作原理

又稱感光式火災探測器，它是在物質燃燒時產生煙霧和放出熱量的同時，也產生可見的或大氣中沒有的不可見的光輻射，通過響應光特性，探測火焰燃燒的光照強度和火焰閃爍頻率的一種火災探測器。

3.2 主要類型

根據火焰的光特性，目前使用的火焰探測器有三種：紫外探測器——對火焰中波長較短的紫外光輻射敏感；紅外探測器——對火焰中波長較長的紅外光輻射敏感；混合探測器——同時探測火焰中波長較短的紫外線和波長較長的紅外線。

3.2.1 紫外火災探測器

紫外火災探測器采用UV185～260 nm火焰窄光譜信號軌對軌采集／全脈沖分析技術（PPW）設計，避免了傳統探測器的易受干擾的弱點。采用斜率遞增信號檢測技術（PAM）對探測環境進行監測，提高了探測器的穩定性及持續使用性，保證了探測器在盡量降低誤報的同時，快速完成火焰識別檢測火情的能力，通過CPU對探測管監控，延長了探測管的使用壽命。

紫外火焰探測器的優點是報警靈敏度高，但由于紫外線輻射會被油霧、水蒸汽、粉塵及燃燒副產品所吸收，導致探測器的報警繼電器誤動作。

3.2.2 紅外火焰探測器

紅外火焰探測器采用硫化鉛或硫化鎘光敏電阻作為傳感元件，其光譜響應范圍在0.7-3.2μm之間。傳感器工作在反映火焰信息的中心波長，結合火焰的閃爍特征，通過高性能的微處理器和先進的數學算法模型進行運算分析，使得只有符合火焰特征的輻射頻譜才會被確認為火警，而其他的干擾因素形成的假火警信號則會被排除。

本探測器能夠對日光、閃電、電焊、人工光源、環境（人等）、熱輻射、電磁干擾、機械振動等干擾有很好的抑制，從而實現了對火焰信號的快速響應和準確識別。

由于紅外光輻射的波長較長，所以不易被煙、飛灰或CO2所吸收，因此，紅外火焰探測器在主變運行時比紫外光火焰探測器工作穩定，對探頭的安裝位置和方向的要求也不像其它類型探測器那樣苛刻。

3.2.3 混合探測器

混合探測器融合了探測紫外線波長的紫外探測器和探測紅外線波長的紅外探測器，合為紫外／紅外復合型探測器。紫外／紅外復合型火焰探測器僅對特定的相對短小的波長段敏感，可以最大程度地減少因周圍非火災因素而引起的誤操作，并且還帶有高感度的傳感器，可以用最小的消費電流達到最大的靈敏度，同時增強了對火焰的判斷功能，提高了火災探測的可信度。

3.3 安裝位置

一般來說，將探測器安裝在該保護區內最高的目標高度兩倍的地方，在探測有效范圍內不能出現阻礙物，安裝時向下傾斜30°～45°。

3.4 特 點

火焰探測器特點：

（1）探測點位布置較少，一般為1～2個，節省管線預埋，方便施工；

（2）探測點位布置靈活，可有效避開電氣設備，滿足安全距離要求；

（3）便于后期運行維護及故障檢修，且易于更換；

（4）主動檢測，可對火焰光輻射進行快速響應和提前識別，提早進行有效防治，有效避免大面積火災發生的損失；

（5）火焰出現前如有濃煙擴散及探測器的“視線”被遮擋時，影響探測結果。

4 結 論

本文簡要介紹了全戶內主變室的常規報警裝置， 總結分析其優缺點，接著引入了火焰探測器，介紹了目 前常用的三種探測裝置。通過對比，筆者認為紅外及 混合火焰探測器既能很好滿足報警功能要求，又易于 檢修維護，對變電站的新建或改造均有積極的借鑒價 值。

［1］GB 50229-2006.火力發電廠與變電站設計防火規范［S］.

［2］GB 50116-2013.火災自動報警系統設計規范［S］.

［3］GB50059-2011.35～110k V變電所設計規范 ［S］.

［4］趙東光.火焰檢測器在火力發電廠中的應用和探析［J］.發電設備，2002，（02）：34-36.

［5］張旻暉.變配電室火災探測器的設置［J］.廣西大學學報（自然科學版），2004，29（Z1）：195-196.?