戶內變電站電氣消防滅火系統的設計

童 年

(鎮江供電公司，江蘇 鎮江 212000)

城市戶內變電站地處人員密集的城市中心區域，在目前無人值守的運行模式下，一旦發生火災事故，消防系統若不能正常運行，后果將不堪設想。因此，戶內變電站消防滅火系統的合理設計和運用尤為重要。

1 系統概述

消防滅火系統由火災自動報警系統、滅火系統和防火封堵系統組成。其主要功能是：當變電站發生火災時，火災自動報警系統發出聲光報警信號，提示值班人員采取措施，同時啟動消防聯動系統防止災情擴大；值班人員確認火情后，啟動滅火系統進行滅火；防火封堵系統主要是防止火災順著電纜或建筑物通道蔓延，阻止火災進一步地擴大。

消防滅火系統采用自動控制、電氣手動控制和機械應急手動控制等多種方式切換控制，其動作流程如圖1所示。

2 火災自動報警系統

火災自動報警系統用于探測初期火災并發出警報，通知值班人員，同時聯動相關控制系統，如聯跳火災區域非消防電源，關閉空調風機等通風系統，指示安全通道，呼叫消防人員，確認火災后啟動滅火系統等。

報警系統由一個火災報警控制器、若干個火災探測器和若干聯動裝置組成。220 kV新竹變電站火災自動報警系統如圖2所示。

圖1 消防系統動作流程

2.1 火災報警控制器

火災報警控制器是整個火災自動報警系統的核心，其功能包括：為各火災探測器提供穩定的電源；監視探測器和自身的運行狀態；接受、轉換、處理火災探測器輸出的報警信號；進行聲光報警；指示報警的具體部位和報警時間，并打印記錄；執行相關的聯動控制等任務。

控制器電源由交流系統提供AC 220 V主電源，輸出電源為DC 24 V(圖2中P回路)。同時，控制器自備一定容量的蓄電池，作為主供電源消失時的主機和探測系統的備用電源。

圖2 新竹變電站火災自動報警系統

控制器通信系統采用總線制，通過報警信號總線與各種探測器、聯動模塊通信(圖2中S回路)。控制器還具備消防電話的語音通信系統，可在各防火區域的現場設置電話模塊，通過語音線(圖2中T回路)與控制器相連，以便實現控制室與現場人員的及時報警和聯絡。

火災報警控制器可選用柜式或壁掛式，應將其設置在二次設備室內，以便運行人員實行監控。

2.2 火災探測器

火災探測器是整個系統的檢測部分，可根據火災發生初期的物理特征量，如煙霧、溫度、氣體及火焰等變化，向火災報警控制器發出報警信號。根據所探測的物理量，火災探測器一般可分為感煙探測器、感溫探測器、煙溫復合式探測器、可燃氣體探測器、火焰探測器等；根據結構造型，火災探測器可分為點型探測器、線型探測器等。

根據GB 50229—2006《火力發電廠與變電站設計防火規范》第11.5.21條，變電站的主控室、電纜層和電纜豎井、配電裝置室、電抗器室等均需配置感煙型探測器。但當設備發生火情產生大量煙霧時再報警已相對滯后，因此在設備區的探測器宜采用以感溫為主的煙溫復合式探測器，而在走廊、樓梯間、電纜豎井等區域則可設置感煙探測器。探測器設置的具體數量和布置應滿足GB 50116—1998《火災自動報警系統設計規范》的要求。

對于無遮擋大空間，特別是層高較高、頂梁較大的區域，如GIS室和變電站開關室等區域，宜選用紅外光束感煙探測器。相鄰兩組紅外光束感煙探測器的水平距離不應大于14 m，探測器至側墻的水平距離不應大于7 m，且不應小于0.5 m，探測器的發射器和接收器之間的距離不宜超過100 m。

2.設計AP-BEPS成果的中國轉化方案。中國是AP-BEPS的參與國，主動響應和執行AP-BEPS。中國國家稅務總局成立G20稅制改革小組，設計出AP-BEPS成果的中國轉化方案，包括4大改革任務、37項實施任務，描繪了時間表和路線圖，力圖使中國稅收體系更接近BEPS行動計劃的要求。

感溫電纜主要用于電纜橋架、電纜豎井等區域的電纜防火，但由于變壓器室的高度一般較大，結合變壓器防火的特殊要求，通常應采用感溫電纜敷設在變壓器整個器身的方式。

220 kV新竹變電站部分配電裝置區域消防報警平面布置如圖3所示。

2.3 聯動控制系統

圖3 部分配電裝置區域消防報警平面布置

聯動控制系統控制范圍很廣，應根據具體工程的規模和要求，采用相應的聯動控制系統。聯動控制設備有手動報警/啟泵按鈕、消火栓、防火卷簾、排煙風機、防火閥、聲光報警器、逃生指示燈、切斷非消防電源裝置等。

3 滅火系統

變電站滅火系統主要分為氣體滅火系統、給水滅火系統和移動式滅火系統。

3.1 氣體滅火系統

目前，在變電站中運用于主變的氣體滅火系統主要為排油充氮固定滅火裝置。其工作原理為：系統接收到主變重瓦斯動作信號和其他火災信號后，打開排油閥將主變的壓力釋放，防止變壓器爆炸，同時關閉油枕斷流閥，防止油枕內的油流回本體；待油排出后，從變壓器底部將氮氣注入本體，將氮氣和油混合起到降溫冷卻的作用，并將著火油面與空氣隔絕，撲滅火災。該系統具有安裝簡單、占地面積小、土建投資少、維護方便等優點，目前已大量運用于220 kV變電站中。

在最新的江蘇電網220 kV變電站中，已明確所有主變滅火系統采用排油充氮固定滅火裝置。

3.2 給水滅火系統

水噴霧滅火系統是用于主變的消防滅火系統，該系統通過噴頭噴出大量水霧，對主變火災起到冷卻、窒息、覆蓋、沖擊乳化和稀釋作用，由水泵組、供水管網、噴霧噴頭等部分組成。相對于排油充氮滅火裝置，該系統即使誤動也不會對設備運行造成重大損失，但是需要提供專用的泵房、電源、水源管路等，其設計施工較為繁瑣。

3.3 移動式滅火系統

除在主要設備處配置滅火系統外，變電站各運行單位還應根據各區域的火災危險類別和危險等級，配置相應的移動式滅火器。

4 防火封堵系統

防火封堵系統主要由防火墻、防火門、防火閥、防火板、防火包、防火堵料及防火涂料組成，一般設置在易產生爆炸燃燒的配電裝置室、電纜夾層、所有設備的進出線孔洞和電纜穿越的建筑孔洞，其目的是為了防止火災的進一步擴散、蔓延。

在建筑設計時，采用防火墻、防火門是防火、分區并阻止火災蔓延的有力手段。

防火閥一般設置于通風風機或窗口處，當探頭感應火災溫度上升到一定幅值時(一般為70 ℃)，閥門關閉通風通道，同時輸出動作信號聯動關閉風機、控制箱的電源，以起到隔絕的作用。

5 設計中需注意的問題

在工程設計中，下列問題應引起高度重視。

(1) 消防電源主電源開關不可采用漏電保護開關。比較供電和消防電源對漏電可靠性的要求，后者的要求更高。消防滅火系統的供電應按照II類負荷供電，采用雙電源或雙回路供電時，應在最末一級配電箱處自動切換。若在電源切換開關處設置漏電保護開關時，則應取消漏電跳閘附件，或設置漏電時只發報警信號而不跳閘。

(2) 變電站照明配電箱、動力配電箱進線空氣斷路器要求配有遠程分勵脫扣附件。進線開關應與火災報警控制器聯動，當相應區域發生火災時分勵脫扣附件得到聯動控制模塊跳閘信號后應立即脫扣，其脫扣電壓與消防控制器控制模塊的輸出電壓一致，均采用DC 24 V；當分勵脫扣器選擇AC 220 V型，或當脫扣電壓的壓降過大造成跳閘時，可在配電箱內另裝DC 24 V的中間繼電器，實現控制的電壓轉換和擴容。

(3) 為便于現場人員遠程啟動消防滅火水泵，變電站防火區域的出入口附近均應設置消火栓水泵啟動按鈕。消火栓按鈕與火災報警控制器的信號總線相連，接通后報警控制器即可根據軟件編碼地址知曉信號區域，并啟動聯動控制系統。但為防止火災自動報警系統故障，還應采用獨立回路將啟動信號直接送至消防泵控制箱，實現直接控制啟泵。

(4) GB50116—1998《火災自動報警系統設計規范》7.3.1要求“無遮擋大空間或有特殊要求的場所，宜選擇紅外光束感煙探測器”；4.2.1.2要求“紅外光束線型感煙火災探測器的探測區域長度不宜超過100 m”；8.2.1要求“紅外光束感煙探測器的光束軸線至頂棚的垂直距離宜為0.3～1.0 m，距地高度不宜超過20 m”，所以在不超過100 m的GIS室區域，一般采用紅外光束線型感煙探測器。但在具體設置探測器時不可墨守成規，這是因為GIS室跨度較大，梁柱較大，其上空一般會考慮設置運輸設備用的行車或吊鉤等裝置，如果按照規范要求在頂棚下方近距離設置探測器，勢必影響探測器的正常運行。因此，宜采取較GIS設備略高的高度，一般取4～4.5 m，這樣基本上可保證探測器的靈敏程度和可靠動作。

(5) 目前220 kV變壓器普遍采用排油充氮消防滅火系統。江蘇地區的工程設計中，一般以主變重瓦斯繼電器的啟動信號引起該滅火系統動作。

重瓦斯繼電器誤動會導致滅火系統啟動，運行部門一般在實際運行時將該系統停用。如果主變發生消防事故，生產人員應到現場手動啟動該系統。因此，該消防系統無法達到火災初期及時撲滅火災，保護設備的目的。建議采用以下措施，降低充氮滅火裝置誤動幾率，提高運行人員的響應速度。

① 采集變壓器重瓦斯動作信號和變壓器各側斷路器跳閘位置信號(斷路器機構箱內硬接點)，增加滅火系統啟動條件，確保滅火裝置零誤動，其啟動充氮滅火裝置回路如圖4所示。

圖4 啟動充氮滅火裝置

② 結合科技手段，正確實施遠程操控，加快運行人員響應速度。為確保滅火系統不誤動，可將系統啟動信號改為先發出告警信號通知監控人員，延時30 s，等待監控人員確認；監控人員可通過主變現場遠程視頻采集系統和變電站監控系統前期報警信號加以確認后，遠程啟動滅火系統，避免火災擴大，減小損失。

(6) 變電站中采用的火災報警控制器應具備網絡通信功能。設計人員可將控制器接入智能控制單元通信，實現火災報警、固定滅火系統等消防安防信息上傳至監控中心，以便監控中心運行人員全方位掌握變電站的運行和消防情況。

6 結束語

在消防滅火系統的設計中，必須遵循國家法律法規和規范要求，針對變電站的特點，仔細分析研究，與建筑結構、給排水、通風等專業協同配合，努力做到安全可靠、技術先進、經濟合理和運行維護簡易方便，保障變電站的安全運行。