七氟丙烷滅火系統在變電站中的應用

李杰

摘 要：目前七氟丙烷滅火系統是傳統滅火系統的替代系統，在變電站戶內電容器中實現了廣泛應用，本文針對這種滅火系統的優缺點以及應用范圍進行分析，同時我們主要針對變電站電容器室七氟丙烷滅火系統的設計，能夠從該滅火系統的濃度選擇，水力計算，噴頭布置等方面，對目前滅火系統設計存在的問題進行深入分析，希望能給相關工作人員提供幫助。

關鍵詞：七氟丙烷;滅火系統;設計;問題

中圖分類號：TU892 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）13-0186-02

哈龍滅火系統目前已經被七氟丙烷滅火系統所代替，且后者已經在很多地方實現廣泛應用。隨著對于二氧化碳滅火要求逐漸提高，在變電站工程中七氟丙烷滅火系統實現廣泛應用。目前在110千伏、220千伏、500千伏等多個電壓等級得到應用，并逐步發展為帶油電氣設備的主要氣體滅火系統。然而在帶油設備中這種滅火系統還存在很多問題，因此本研究主要針對該滅火系統在設計中存在的問題進行深入分析。

1 七氟丙烷滅火系統

首先從該系統的優點上來看，該系統滅火劑主要是利用化學和物理作用，如表1所示，為七氟丙烷參數以及相比其他的滅火劑進行參數對比。

根據這些數據，我們可以發現七氟丙烷滅火系統就有具有較高的滅火效率，而且滅火濃度較低。該滅火系統的濃度低于人體發生生理反應的極限值，具有一定的安全性，因此常用于人群中進行使用。此外還具有良好的揮發性，經過滅火之后不會殘留，對于滅火對象不會有任何影響，一般用于檔案，貴重物品，機房等一些地方的滅火，不會對臭氧層產生破壞，具有一定的環保性能。最后在滅火過程中所需要的滅火劑量較小，主要是以液態進行儲存的，占地面積小。因此，對于變電站來說由于空間較為緊張，因此選取這種滅火系統來說也是比較合理的。

從滅火器的使用范圍上來看，作為一種重要的氣態滅火劑主要用于電氣，固體，液體等范圍的滅火，能夠直接切斷氣體來源，由于主要依靠的是物理窒息的方法實現滅火，因此對于一些不需要借助氧氣自燃，或者自身攜帶氧化劑，受熱能分解氧化劑和活潑金屬的氫化物等物質，在這類物質滅火過程中不適用于該滅火劑。

從該滅火劑的缺點上來看，在整個滅火過程中利用七氟丙烷滅火劑會產生大量的氫氟化物，具有腐蝕性和毒性，當其達到一定濃度時將會對滅火人員和滅火設備產生不利影響。國際規定氫氟化物對人體的危害體積分數為5X10-3，同時有研究學者表明，在滅火劑中七氟丙烷產生的氫氟化物濃度是與火場溫度，蒸汽接觸火焰面積，滅火時間等具有一定關系的，通常當火場溫度較高時蒸氣能夠接觸的面積大，當噴發時間較長時便會分解大量的氫氟化物，但隨著提高滅火劑濃度，也能夠從一定程度上防止氫氟化物大量產生。

2 七氟丙烷滅火系統存在的問題

選擇電容器室的設計濃度。對于一些物質滅火濃度來說，根據等效實驗滅火濃度和相應規范的要求，滅火濃度應當為安全余量和實驗滅火濃度的乘積，最小濃度應當是由工程設計余量以及滅火濃度來確定的。最小設計濃度為工程設計余量和滅火濃度的乘積，因此從理論上來看對于不同物質都應當通過滅火實驗進一步確定等效滅火濃度，進一步推導出所需要的最小濃度。在工程設計中可參考國家有關標準，對于常見的可燃物質其滅火溫度參考值規定了工程設計余量，進一步能夠確定設計濃度，而對于沒有標記出的物質需要根據實驗來確定滅火濃度。相關規范規定了最小滅火設計濃度，經驗不足的設計師設計時很容易忽略了電容器設備本身體積占據空間的影響，然后為了保守起見會提高滅火設計濃度。導致保護區實際應用的濃度超過滅火設計濃度的1.1倍，不但加造成了工程投入的增大，而且會影響到運行人員的人生安全。110千伏蓮頭變電站七氟丙烷滅火系統設計滅火濃度采用9.5%，由于前期對于電容器室空間的計算過于粗劣，忽略了梁板柱等的影響，對電容器設備本身所占體積也偏小。最后校核防護區實際應用的濃度達到了10.8%，達到了滅火設計濃度的1.2倍。

設計組合分配系統。根據國家設計有關規范表示不同防護區的滅火器濃度不可超過其最小設計濃度的1.1倍，這一規定是為了保證應用時的人身安全和設備安全，限制隨意增加滅火使用濃度。而NspA2001沒有對此進行詳細規定，但表明在不同類型保護區中溫度極限值在正常人群中其設計濃度應當在9%到10.5%之間，允許五分鐘的暴露時間。而在無人區域可超過10.5%，因此物質的實際濃度需要控制在該區域的極限值范圍內，這一情況下都是可以接受的。根據有關規定物質的實際濃度不一定會低于設計濃度的1.1倍，可根據不同的工程設計情況進行合理選擇，最終挑選科學合理的規范參考標準。

水力計算問題。根據有關滅火系統的設計規范要求，在管道材質上通過利用鍍鋅鋼管與七氟丙烷的進行實驗，而其他材料不適用于這種實驗方法。目前，鍍鋅鋼管是變電站電容器設備中氣體滅火系統的主要管材，可通過上圖的方式進行水力計算，其次需要將管道直徑控制在12.5cm，主要是由于在管道中七氟丙烷依靠氦氣推動。由于在管道過程中液體和氣體的阻力不同，因此會形成分層流動的問題。在相同條件的壓力狀況下當管道管徑越大時，其這種分層流動的現象更加明顯，分層現象實際上就是對滅火劑的噴放時間，以及在一定時間內噴放體積數產生重要影響。如圖在實驗條件下表明在一定的噴發時間內能夠噴放一定體積的滅火劑。然而如果一旦超出管徑范圍，由于沒有結果作為數據支持滅火系統的時間和噴放劑噴放都屬于失控范圍。因此，在實際工程設計中需要將管徑范圍控制在該圖所示的范圍中，同時還需要經過嚴格的實驗檢測，并獲得有關部門的批準再次使用。在水力計算中需要注意影響水力計算的因素包括溫度變化，主要是由于隨溫度的提升，在管道中滅火劑和氦氣的分層流動現象可能會更加顯著，甚至會出現兩相流動的問題，在一定時間內由于所噴滅火劑體積數是不可控制的，因此也會對滅火效果產生影響。在工程水力計算過程中通常是由廠家提交報告。在室溫條件下由廠家進行水力計算。當保護區溫度變化較大時需要向廠家確認最終結果可用于溫度區間范圍，當超過該范圍后是否需要進行水利重新計算。

噴頭的布置。目前在實際工程設計中，在滅火劑輸送管路終端噴嘴位置會加裝垂直彎頭，但國家有關部門對于氣體滅火系統在設計過程中要求輸送管道的終端需要安裝兩英寸長短的螺旋管帽，主要是由于在完成管路安裝之后雖然需要進行吹掃，并且采用白布進行潔凈度檢查，然而在實際施工中一般不會進行這種檢查，在管路終端噴嘴位置設置三通加裝等管管帽，能夠防止噴孔被堵塞的問題。電容器屬于高壓電器設備，噴頭安裝在電容器的上部，必須要滿足相應電壓等級的安全距離。實際施工中由于施工人員對于電氣設備的了解不夠，對施工圖中提出的安全距離不能很好的把握，導致噴頭和高壓導線的安全距離嚴重不足而返工的情況時有發生。筆者設計的220千伏珠璣變電站七氟丙烷滅火系統、110千伏廣場變電站七氟丙烷滅火系統、110千伏露天礦變電站七氟丙烷滅火系統均遇到此類問題，設計人員應在技術交底時重視該類問題出現的可能，注意提醒施工單位在噴頭布置前應先復核噴頭和高壓導管等安全距離，及時發現問題及時調整。

3 結語

在本研究中我們主要闡述了七氟丙烷滅火系統的優缺點，適用范圍以及在實際工程設計中七氟丙烷滅火系統存在的問題。

參考文獻

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