無人值班升壓站消防系統技術探討

汪永奎 張新利 吳小中

摘要：

在現代社會，電力系統是國家基礎設施的重要組成部分，其安全穩定運行直接關系到國家經濟發展和人民生活水平提高。隨著電力系統的快速發展，升壓站作為電力傳輸的關鍵節點，其安全運行顯得尤為重要。特別是在無人值班升壓站中，如何保障其安全運行成為一個挑戰。

關鍵詞：無人值班；升壓站；消防系統技術

引言

預防為主，安全第一和“防患于未然”的原則一直是所有行業安全生產的核心理念，這意味著在設計和運營階段，需要考慮各種潛在的風險和應對措施，確保在發生問題時能夠及時有效處理[1]。在此背景下，采用先進的自動滅火系統成為保障無人值班升壓站安全運行的關鍵。先進的自動滅火系統能夠在火災初期自動檢測并迅速反應，有效控制甚至撲滅火災，從而保護設備免受損害[2]。

一、火災探測系統

（一）多點布局策略的具體實施

部署在無人值守升壓站的火災探測系統，特別是利用感溫電纜和空氣采樣式煙霧探測器的多點布局策略，是一種高效且先進的安全措施。在電纜密集區域，如電纜溝、夾層和豎井等，感溫電纜被密集布置，形成一個全方位的監測網絡，這些電纜對溫度變化的精準響應能力使其能夠及時發現并報告潛在的火災隱患。在實施這種多點布局策略時，關鍵在于確保感溫電纜覆蓋所有關鍵區域，特別是容易引發火災的地方。例如，在電纜溝中，電纜需要沿整個長度布置，確保任何異常熱點都能被迅速偵測到。在夾層和豎井等垂直或難以觀察的空間中，感溫電纜的布置尤為關鍵，因為這些地方往往是火災發生的隱蔽區域。結合空氣采樣室煙霧探測器，這個系統不僅能夠在火災發生初期及時發現火災，還能通過煙霧粒子的分析精確定位火源，這種探測器通常安裝在升壓站的關鍵位置，如控制室、設備室等，能夠實時監測空氣質量，并在檢測到煙霧時立即觸發警報[3]。

（二）自動化和遠程監控系統的優化

在無人值守的升壓站中，自動化火災探測系統是確保安全的關鍵組成部分。其不僅要具備及時檢測火災的能力，更應當實現自動通報功能，包括但不限于自動撥打緊急電話或向監控中心發送警報。首先，自動化系統的優化要求集成高級數據分析功能，這意味著系統需要具備智能分析能力，能夠在實時情況下評估火災風險，并提供可靠的決策支持。通過對大量數據的快速分析和處理，系統能夠迅速識別異常情況并做出精準的火災風險評估，為后續的應對措施提供更加可靠的依據。其次，遠程監控功能的優化至關重要。操作人員需要能夠通過遠程接入系統，實時了解現場情況。這需要一個可靠、安全的遠程接入通道，確保操作人員迅速獲取實時數據并做出相應決策，這種實時訪問能力允許操作人員快速響應火災威脅，制定并執行相應的應對措施，比如遠程啟動消防系統。

（三）深入理解階段性火災發展

在醞釀期，火災通常不易被察覺，這一階段的關鍵在于早期識別，這需要通過高靈敏度的煙霧探測器來檢測微量煙霧粒子。在無人值守升壓站中，這些探測器能夠持續監測空氣質量，以便在火災剛剛開始時即刻發出警報。此時，迅速采取措施，如啟動自動滅火系統或通知消防部門，可以有效防止火災擴大。隨著火災進入發展期，它的行為變得更加復雜和危險。此時，應用數據分析技術，特別是機器學習和人工智能成為關鍵，這些技術可以分析歷史火災數據和實時監測數據，識別潛在的火災模式，預測火災發展趨勢。消防系統不僅能夠及時響應當前的火災，還能預測火災蔓延路徑，為救援資源的有效部署提供重要的決策支持。最后，在火災蔓延期，快速有效響應至關重要。在這一階段，綜合利用監測系統提供的數據，如溫度、煙霧濃度和火焰行為，可以更準確指導消防人員進行滅火操作[4]。

二、火災報警系統

高靈敏度的空氣采樣式煙霧探測器是一種先進的火災預防技術，特別適用于無人值班升壓站等場所，這種探測器的工作原理是基于對空氣中微弱煙霧粒子的高度敏感檢測。這種早期探測能力意味著即使在火源尚未形成明顯火焰時，也能發出警報。對于無人值班升壓站來說，這是一個重要的安全特性，因為它在人員到達現場之前，就能夠對潛在的火災隱患進行早期干預。在實際應用中，這種探測器與自動噴水滅火系統或其他自動滅火設備相結合，以實現快速反應。一旦檢測到異常煙霧水平，系統自動啟動，采取措施控制或熄滅初期火災。同時，它也能通過遠程監控系統，將火災警報實時傳送到監控中心，確保及時的人工干預。此外，這種探測器的靈敏度和準確性對于預防誤報也至關重要。誤報不僅會導致資源浪費，還可能使人員對真正的火警警報產生麻痹感。因此，這種高靈敏度探測器在保證響應速度的同時，也必須具備高度的判別能力，以區分正常環境下的煙霧和實際的火災煙霧。

三、無人值班升壓站主變消防技術

（一）二氧化碳滅火系統

二氧化碳滅火系統是一種高效的消防設備，主要用于無人值守場所，如升壓站，這種系統利用二氧化碳的窒息和冷卻作用來撲滅火災。由于二氧化碳來源廣泛且價格低廉，它成為防火系統中的首選。在無人值班升壓站等關鍵場所，二氧化碳滅火系統尤其重要，因為這些地方人員不易及時到達，火災風險相對較高，這種滅火系統通常包括全淹沒和局部施用兩種類型。全淹沒滅火系統會在整個區域內釋放二氧化碳，以達到設計濃度（通常為34%或更高），這對人體是致命的。因此，安全措施至關重要，如在防護區外設置噴射指示燈、自動手動轉換開關和專用呼吸器。局部施用系統則專門針對特定區域，但可能不如全淹沒系統有效。為了確保安全和效率，這些系統需要精確自動控制，同時也應配備手動操作裝置。手動裝置通常設置在防護區外或遠離保護對象的地方，以便在自動系統失效時能夠迅速介入。此外，這些系統還應配備緊急手動啟動裝置，以應對兩種控制方式同時失效的情況。二氧化碳系統的設計還應考慮適當的通風配置。在防護區域，應安裝機械排風裝置，排風口位于下部，進風口位于上部，以確保二氧化碳能有效覆蓋整個區域[5]。

（二）水噴霧滅火系統

水噴霧滅火系統是一種高效且環保的固定滅火技術，廣泛應用于無人值班升壓站等場所。其主要組成部分包括水源、水壓維持系統、高壓水泵、輸水管道、報警系統和滅火控制系統，這一系統的核心在于其能夠在火災發生時迅速響應，自動啟動高壓泵，將水轉化為細小的水霧，通過特制的噴頭噴射出去，這些細小的水珠在火災區域迅速蒸發，不僅有效冷卻燃燒物質，還能通過形成的水幕隔絕空氣，從而窒息火焰，達到快速滅火的效果。這種滅火方法的優點在于其可靠性高、適用范圍廣泛、維護簡單且對環境無污染。在無人值班升壓站中，通常會有多臺主變壓器并排設置。水噴霧滅火系統在這樣的環境下顯得尤為重要。由于升壓站的特殊性，單臺主變壓器通常不設獨立的變壓器室，而是通過設置防火墻來隔離。在這種布局下，使用水噴霧滅火系統時需要特別注意，因為其產生的水霧會影響到相鄰的主變壓器，從而帶來安全隱患。因此，在設計和實施水噴霧滅火系統時，需要精確控制噴霧范圍和水量，確保在滅火效果最大化的同時，不對相鄰設備造成不利影響，這要求系統的報警裝置和控制閥具備高精度和靈敏度，以確保在火災發生時能夠精確控制噴霧動作，既有效滅火又保障了電站的安全運行[6]。

（三）高效超細干粉自動滅火系統

“超細干粉滅火劑”是一種創新的化學滅火劑，它在無人值班升壓站消防系統中發揮著重要作用。該滅火劑通過切斷火的三要素：燃料、氧氣和熱量，有效阻止火勢蔓延。其工作原理是在經過加壓噴射后，滅火劑迅速升華成氣溶膠狀態，在空氣中彌散，從而有效阻隔氧氣與可燃物的接觸，切斷燃燒鏈。在無人值班升壓站中，超細干粉滅火劑的使用尤為關鍵。由于這些地點通常無人監管，因此需要高效且可靠的滅火系統。其噴射系統通常與火災探測器聯動，一旦探測到火災跡象，系統便會自動啟動，迅速將滅火劑噴灑至火源處。超細干粉滅火劑采用了高科技的啟動方式，確保在火災發生時能夠快速而精準進行滅火。三種啟動方式分別是定溫啟動、超導啟動和電控啟動。在定溫啟動中，溫度探測器感知到周圍環境的溫度變化，一旦達到設定的啟動溫度，滅火裝置將自動啟動，釋放超細干粉滅火劑。超導啟動則通過超導裝置將火災信號快速傳導到滅火裝置，實現快速啟動。電控啟動則與火災報警系統連接，當火災發生時，探測器將火災信息傳送至控制器，控制器確定火情后啟動滅火裝置，實現自動滅火。具體的安裝設置也是設計這種滅火系統所需要考慮因素。滅火器和主控制室的控制柜均采用懸掛式安裝，這不僅方便安裝，還能夠達到最佳的滅火效果。電纜夾層和豎井選擇中型懸掛式滅火器，將夾層分區，確保滅火覆蓋面積，提高系統的可靠性。而電纜溝則采用小型滅火器，形成獨立分區，從而局部滅火，防止火勢蔓延[7]。

四、防封堵設置技術

在無人值班升壓站的消防系統技術中，關注點主要在于有效應對電纜區域的火災風險以及采取必要的預防和封堵措施，防止火災蔓延和毒物彌散。防火封堵裝置的組成包括各種關鍵元素，如防火門、防火閥、防火包、防火板、有機和無機防火堵料以及防火涂料。在火災防護領域，特別是針對電纜區域的保護，關鍵元素的作用是阻止熱量、有毒煙霧和氣體在火災中擴散，有效密封電纜區域，從而降低火災帶來的損害。在選擇防火堵料時，有機和無機材料成為主流選項。有機材料基于有機合成樹脂作為粘合劑，展現出高度的可塑性、優良的柔韌性和易于加工的特性，它們能夠填補各種空間形狀的缺口，有效限制火勢蔓延和有害物質散播。無機防火堵料通常以水泥為基礎，混合了防火劑和耐火材料，這種混合物無毒、無味，且具有良好的水性和耐油性，提供了卓越的封堵效果。防火封堵的關鍵區域包括電纜中間接頭和末端、中央控制室、主機室、配電室的電纜層以及電纜通道的進出口和電纜穿過的孔洞等位置。針對這些關鍵部位，采用防火隔板、防火槽盒、防火封堵材料等組合封堵措施[8]。

結語

綜上，為了增強無人值守升壓站的火災防控能力，關鍵在于應用自動化的火災探測和滅火技術。現有的升壓站消防系統多依賴于人工操作滅火器，但在無人值守的情況下，這些設備的有效性受到限制。因此，通過實施自動探測報警和聯動滅火技術，可以及時識別并自動撲滅初期火災，從而確保供電系統的連續穩定運行。

參考文獻

[1]

馮俊宗，何光層，代航，等.基于數據融合技術的無人值守升壓站火災探測算法研究[J].消防科學與技術，2022，41（09）：6.

[2]張濤，裴月玲.高速公路無人值守升壓站太陽能供熱系統設計[J].公路，2019.

[3]黃金魁.智能升壓站三維實景無人值守感知系統的應用研究[J].電測與儀表，2020，57（04）：6.

[4]黃金魁.智能升壓站三維實景無人值守感知系統的應用研究[J].電測與儀表，2019，57（04）.

[5]王廣慧，董新偉，楊飛，等.某煤礦110kV無人值守升壓站全壽命周期成本建模及敏感性分析[J].中國礦業，2021，30（01）：6.

[6]李游，龍偉迪，魏紹東.基于微型紅外雙光機載裝置的升壓站無人機巡檢系統研究[J].湘潭大學自然科學學報，2020，42（05）：118-126.

[7]邱寧，王暉.特高壓升壓站消防重點與規范問題探討及改進措施[J].變壓器，2019，56（08）：5.

[8]王露露，鄭艷芳，宋磊，等.基于物聯網的消防綜合信息系統設計探討[J].消防科學與技術，2018，37（03）：4.