無人值班變電站消防系統新方案

王 強

（甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730000）

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、封堵等3個方面制定變電站消防系統方案，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 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：

(1) 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；

(2) 可見煙霧到大火：燃燒期約為10mIn；

(3) 大火到烈火：燃燒期約10mIn；

(4) 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，另一方面又將精細過濾后的潔凈空氣送回探測腔，時時刻刻清洗腔內的光學元件，而且空氣采樣早期煙霧探測系統還采用了結合激光技術的灰塵處理和識別分離功能。因此這種設備可以較長時間不用清洗和校正，不僅降低了誤報率，而且延長了系統的使用壽命，滿足了不間斷火情監測的需要。

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 變電站的滅火系統

手動式滅火器，在有人及時發現的早期火災情況下，或許有一定作用，但在無人值守狀態或火勢已經燃燒猛烈的情況下，這些手動式滅火器就無用武之地了。即使有人發現，使用這些滅火器去面對大火及大量的有毒煙霧，對有關人員的生命安全也是極其危險的。因此，采用在滅火技術及滅火效率方面都較先進的超細干粉自動滅火器來裝備各個消防分區，以使各消防分區在得到火災報警信號之后，自動控制滅火器材撲滅火勢，能使電氣設施及變電站其他財產得到有效保護。

2.1 高效干粉自動滅火系統介紹

目前已知的滅火劑和滅火技術，按滅火機理可分為物理滅火和化學滅火2種類型滅火劑和滅火技術。

物理滅火機理類滅火劑包括水、二氧化碳滅火劑、惰性氣體滅火劑、泡沫滅火劑等。該類滅火劑的主要特點是采用窒息的物理方式滅火。有的滅火劑如水、泡沫滅火劑等，除了具有窒息燃燒的作用外，還具有降溫作用。該類滅火劑的優點是對環境影響小，有的滅火劑如水基本不造成環境污染；其固有的缺陷是滅火效率低，滅火速度慢，對防護區技術要求高等。水滅火劑在北方寒冷的冬季更易結冰結凍，造成無法使用，會延誤滅火的最佳時機。

化學滅火機理類滅火劑包括超細干粉滅火劑、熱氣溶膠滅火劑、哈龍滅火劑、七氟丙烷滅火劑等。該類滅火劑的滅火機理是采用切斷火的燃燒鏈的方式滅火，因此具有滅火速度快、滅火效率高等優點；其固有缺陷是對環境影響較大。如哈龍滅火劑對大氣臭氧層有強烈的破壞作用，七氟丙烷滅火劑在火災現場裂解出的氫氟酸對保護物及人體有強烈的酸蝕作用，是強致癌物質。

超細干粉滅火劑，是一種平均粒徑不大于5 μm的白色固體粉末滅火劑，經加壓、噴射后以氣溶膠的形態彌散于保護空間。在物理性質上表現為一種干燥的、易流動的并具有很好防潮、防結塊性能的固體粉末。這種滅火劑采用了化學滅火與物理滅火2種滅火機理相結合，吸取了目前在用滅火劑的優點，克服了固有的缺陷。其環保性能、滅火性能、使用性能各項指標均處于國內領先水平，其滅火性能甚至處于世界先進水平。

超細干粉滅火組分中的微細顆粒是燃燒反應的不活性物質，當它們進入燃燒區與火焰混合時，可以同時捕獲燃燒自由基。火焰中的燃燒自由基在超細干粉滅火組分的作用下，結合成不活潑的水蒸氣及其它不活性體，結果使火焰燃燒自由基被消耗的速度大于產生的速度，燃燒自由基很快被耗盡，鏈式反應的歷程被終止，火焰迅即熄滅。

超細干粉滅火劑不僅可有效撲滅有焰燃燒，還可有效撲滅一般固體物質的表面燃燒。超細干粉晶體粉粒與灼熱的燃燒物表面接觸時，發生一系列的化學反應，部分反應物質在固體燃燒物的表面被溶化并形成一個玻璃狀覆蓋層。這層玻璃狀覆蓋層將固體的表面與周圍空氣中的氧隔開，使燃燒窒息。

2.2 工作方式

該自動滅火器安裝使用方便，安裝時不受建筑物或保護物結構的影響，無需大量管道及附屬設施，只需將裝置懸掛固定于保護區或保護物上方即可，并且可以隨變電站內部設備的變動而隨意自由搬遷，極大地提高了設備的重復使用性。滅火裝置采用更符合科學撲救火災的3種啟動方式，實現火災早期發現，早期滅火，有效地減少火災損失。

(1) 定溫啟動：當火災發生，環境溫度上升到滅火裝置設定值時，滅火裝置上的閥門自動打開，釋放超細干粉滅火劑滅火。

(2) 超導啟動：火災發生時，安裝在保護區上方或鋪設在保護物上的超導感應線將火災信號快速傳導給滅火裝置，使裝置啟動，釋放滅火劑滅火。

(3) 電控啟動：裝置可以與火災報警控制器聯接，當火災探測器探測到火災信號時，控制器確認發生火情，啟動滅火裝置自動釋放滅火劑滅火。

2.3 具體設置

(1) 各防火分區均采用懸掛式超細干粉滅火器。

(2) 主控制室控制屏柜采用小型懸掛式滅火器安裝于屏柜內部，在獨立空間起到最佳滅火效果。

(3) 電纜夾層、豎井采用中型懸掛式自動滅火器，在整個夾層組成一個滅火分區。

(4) 電纜溝采用小型自動滅火器，在防火墻分區內組成獨立滅火分區。

通過對變電站進行防火分區的劃分及分別設置滅火系統，使整個變電站組成一個完整的消防系統。該系統自動探測、報警、控制聯動系統滅火，有效解決了無人值守變電站的安全隱患，保證了供電系統的安全運行。

3 防火封堵裝置

變電站大量的電纜密集敷設在各個部位，尤其是電纜隧道、夾層、電纜溝等部位，一旦發生火災，火勢將順著電纜延燃而蔓延到其他部位和其他樓層，從而造成重大的經濟損失。同時由于電線電纜的燃燒散發出大量的煙和有毒有害氣體，嚴重威脅著人們的生命安全。封堵系統是預防電纜火災的發生及阻止火焰延燃、阻止有毒氣體及煙霧擴散的有效舉措，是變電站消防系統中不可或缺的組成部分。

3.1 組成及功能

防火封堵系統由防火門、防火閥、防火包、防火板、有機和無機防火堵料、防火涂料等組成。

(1) 防火門: 用于變壓器室、開關室、電容器室、電纜夾層等防火分區的人員進出口。

(2) 防火閥: 用于變壓器室的通風窗口，一旦確認火災，它在滅火系統釋放前關閉。

(3) 防火板: 用于電纜夾層中的電纜橋架，將上、下層電纜進行防火分隔。

(4) 防火包、有機和無機防火堵料和防火涂料:用于電纜分隔、設備的進出線端口、電纜穿越建筑物的洞口封堵。

3.2 防火封堵材料的分類

防火封堵材料用于各種貫穿和未保護開口,以限制熱、火、氣體和煙的蔓延傳播。防火封堵材料按組份和性能特點分為無機防火堵料,有機防火堵料和阻火包等。

3.2.1 有機防火堵料

以合成樹脂作粘接劑,配以防火劑、填料等經碾壓而成的材料，具有可塑性和柔韌性，長久不固化,可以切割、搓揉,封堵各種形狀的孔洞,施工、維修比較方便。為保證如電纜類貫穿物的散熱性,可以使用膨脹型堵料,不必封堵嚴密。當火災發生時,堵料膨脹,將縫隙或較小的孔口封堵嚴密,有效地阻止火災蔓延和煙氣的傳播。

3.2.2 無機防火堵料

也稱速固防火堵料，是以快干水泥為基料,配以防火劑、耐火材料等經研磨、混合均勻而成。該防火堵料無毒、無氣味,有較好的耐水、耐油性能,施工方法簡單。其氧指數為100,系不燃材料。耐火時間可達3

h以上。產品對管道或電線、電纜貫穿孔洞,尤其是較大的孔洞、樓層間孔洞的封堵效果較好。它不僅具有所需的耐火極限,而且還具有較高的機械強度。

無機防火堵料在封堵時,管道、電纜表皮需要堵一層有機堵料配合,以便貫穿物的檢修和更換。

3.2.3 阻火包

阻火包形狀如枕頭,也叫阻火枕、耐火包。是用不燃或阻燃性布料把耐火材料約束成各種規格的包狀體,在施工時可堆砌成各種形態的墻體,對大的孔洞封堵最為適用。它在高溫下膨脹和凝固,形成一種隔熱、隔煙的密封層,耐火極限可達3 h以上,起到隔熱阻火作用。

阻火包主要應用于電纜隧道和豎井的防火隔墻和隔離層,以及貫穿大孔洞的封堵,制作或撤換均十分方便。施工時應注意管道或電線電纜表皮處需要和有機防火堵料配合使用。

3.3 防火封堵的重要部位

(1) 電纜的中間接頭和終端部位，電纜通過易燃、易爆、危險品倉庫、油箱、油管道以及其它易引發電纜火災的區域。

(2) 中央控制室、主機室、配電室的電纜層、電纜通道進出口，布置有電纜的通風廊道等場所。

(3) 所有電纜貫穿的孔洞。

(4) 在電纜溝、電纜隧(廊)道或斜井的進出口處，交叉、分支處，長距離每隔60m～100

m處，應進行防火分隔處理。

(5) 在電纜夾層、電纜隧(廊)道或多層電纜架(橋架)上的動力電纜上下電纜層之間、動力電纜層與控制電纜層之間，宜用防火隔板或防火槽盒作層間分隔。

(6) 電纜豎井的上下兩端口及進出電纜的孔洞。

(7) 電纜穿樓板孔洞、穿墻孔洞應采用防火封堵材料、防火隔板等防火材料組合封堵，封堵厚度宜與樓板或墻體厚度齊平。

(8) 電纜進入盤、柜、屏、臺的孔應采用防火封堵材料、防火隔板和防火涂料等防火材料組合封堵。洞口一側電纜宜涂刷防火涂料或纏繞阻燃包帶，長度不小于1m。(9) 電纜夾層面積大于300m2應進行防火分隔處理，防火分隔宜采用設阻火段的方法。電纜夾層內的豎井、穿墻、穿樓板孔洞應按要求執行，電纜從橋架引出進入柜盤孔洞應先用有機堵料包裹，空余部位再用其他防火材料充填。