全戶內(nèi)變電站主變室火災(zāi)報(bào)警裝置的優(yōu)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(wèn)股份有限公司，江蘇無(wú)錫214028）

0 引 言

變電站的火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類，內(nèi)部設(shè)備為帶電和部分帶油的設(shè)備。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，變電站發(fā)生火災(zāi)概率很小，即使發(fā)生火災(zāi)也大多數(shù)是因電氣設(shè)備過(guò)載引起，危及建筑物。因此，全戶內(nèi)變電站主變室的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要針對(duì)變壓器。目前，蘇州地區(qū)經(jīng)常采用的探測(cè)器有線型感溫、吸氣式感煙及紅外對(duì)射探測(cè)器。

上述探測(cè)裝置，由于受到主變室空間布置所限，到后期變電壓投入運(yùn)行后，一旦報(bào)警裝置故障，很難維護(hù)和修理。有時(shí)需停電檢修，給供電可靠性和居民用電帶來(lái)了極大不便。為改善上述情況，筆者和設(shè)計(jì)人員充分溝通后，在城區(qū)110 k V報(bào)慈變電站內(nèi)嘗試使用火焰探測(cè)裝置，在滿足防火功能要求的前提下，通過(guò)合理設(shè)置探測(cè)器位置，有效避開(kāi)電氣設(shè)備，極大方便了后期的運(yùn)行維護(hù)，受到了運(yùn)行單位的廣泛好評(píng)，為以后更廣泛應(yīng)用積累了很好的經(jīng)驗(yàn)。

1 主變室空間布置

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司“三通一標(biāo)”及“兩型一化”要求，目前變電站土建設(shè)計(jì)均按滿足電氣功能的最小要求布置，因此110 k V全戶內(nèi)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(zāi)探測(cè)裝置

2.1 紅外對(duì)射探測(cè)器

工作原理：探測(cè)器由收、發(fā)兩部分組成。紅外發(fā)射器向安裝在遠(yuǎn)方的接收器發(fā)射紅外線，其射束有單束、雙束，甚至多束。當(dāng)相應(yīng)的紅外射束被遮斷時(shí)，接收器即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)點(diǎn)：安裝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、外觀小巧精美。

缺點(diǎn)：（1）空氣流動(dòng)等環(huán)境因素以及安裝方式、角度、位置等因素都很容易引發(fā)誤報(bào)。（2）受主變室結(jié)構(gòu)影響，又由于探測(cè)器為成對(duì)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(cè)探測(cè)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(hù)。

圖1 110 kV全戶內(nèi)變電站主變平斷面及各類火災(zāi)探測(cè)器布置圖

2.2 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器

吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器又稱為空氣采樣火災(zāi)探測(cè)器，分為單管型、雙管型、四管型（多管型）。根據(jù)環(huán)境要求不同選用不同規(guī)格的探測(cè)器。探測(cè)器有四個(gè)工作階段：警告、行動(dòng)、火警1、火警2。

優(yōu)點(diǎn)：靈敏的探測(cè)能力（能在煙之前數(shù)小時(shí)內(nèi)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的存在）；低廉的維護(hù)成本；相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)。

應(yīng)用于主變室的缺點(diǎn)：布置于頂面，且位于主變正上方，不宜檢修維護(hù)；主變室上、下方均為通風(fēng)百葉窗，由于氣流對(duì)流現(xiàn)象，可能影響報(bào)警結(jié)果。

2.3 感溫電纜探測(cè)裝置

以線型感溫電纜作為火災(zāi)探測(cè)器，經(jīng)電纜信號(hào)匹配器送至控制室火災(zāi)控制器，根據(jù)環(huán)境溫度的變化和報(bào)警靈敏度要求選擇感溫電纜的等級(jí)。

優(yōu)點(diǎn)：直接纏繞在變壓器上，安裝簡(jiǎn)單、方便。

缺點(diǎn)：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(guò)程容易使線纜損傷，有時(shí)因拉的過(guò)緊，會(huì)壓裂外套，擠壓內(nèi)部絕緣層。

3 火焰探測(cè)器

3.1 工作原理

又稱感光式火災(zāi)探測(cè)器，它是在物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生煙霧和放出熱量的同時(shí)，也產(chǎn)生可見(jiàn)的或大氣中沒(méi)有的不可見(jiàn)的光輻射，通過(guò)響應(yīng)光特性，探測(cè)火焰燃燒的光照強(qiáng)度和火焰閃爍頻率的一種火災(zāi)探測(cè)器。

3.2 主要類型

根據(jù)火焰的光特性，目前使用的火焰探測(cè)器有三種：紫外探測(cè)器——對(duì)火焰中波長(zhǎng)較短的紫外光輻射敏感；紅外探測(cè)器——對(duì)火焰中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外光輻射敏感；混合探測(cè)器——同時(shí)探測(cè)火焰中波長(zhǎng)較短的紫外線和波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線。

3.2.1 紫外火災(zāi)探測(cè)器

紫外火災(zāi)探測(cè)器采用UV185～260 nm火焰窄光譜信號(hào)軌對(duì)軌采集／全脈沖分析技術(shù)（PPW）設(shè)計(jì)，避免了傳統(tǒng)探測(cè)器的易受干擾的弱點(diǎn)。采用斜率遞增信號(hào)檢測(cè)技術(shù)（PAM）對(duì)探測(cè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高了探測(cè)器的穩(wěn)定性及持續(xù)使用性，保證了探測(cè)器在盡量降低誤報(bào)的同時(shí)，快速完成火焰識(shí)別檢測(cè)火情的能力，通過(guò)CPU對(duì)探測(cè)管監(jiān)控，延長(zhǎng)了探測(cè)管的使用壽命。

紫外火焰探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是報(bào)警靈敏度高，但由于紫外線輻射會(huì)被油霧、水蒸汽、粉塵及燃燒副產(chǎn)品所吸收，導(dǎo)致探測(cè)器的報(bào)警繼電器誤動(dòng)作。

3.2.2 紅外火焰探測(cè)器

紅外火焰探測(cè)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(yīng)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(zhǎng)，結(jié)合火焰的閃爍特征，通過(guò)高性能的微處理器和先進(jìn)的數(shù)學(xué)算法模型進(jìn)行運(yùn)算分析，使得只有符合火焰特征的輻射頻譜才會(huì)被確認(rèn)為火警，而其他的干擾因素形成的假火警信號(hào)則會(huì)被排除。

本探測(cè)器能夠?qū)θ展?、閃電、電焊、人工光源、環(huán)境（人等）、熱輻射、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)等干擾有很好的抑制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)火焰信號(hào)的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確識(shí)別。

由于紅外光輻射的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以不易被煙、飛灰或CO2所吸收，因此，紅外火焰探測(cè)器在主變運(yùn)行時(shí)比紫外光火焰探測(cè)器工作穩(wěn)定，對(duì)探頭的安裝位置和方向的要求也不像其它類型探測(cè)器那樣苛刻。

3.2.3 混合探測(cè)器

混合探測(cè)器融合了探測(cè)紫外線波長(zhǎng)的紫外探測(cè)器和探測(cè)紅外線波長(zhǎng)的紅外探測(cè)器，合為紫外／紅外復(fù)合型探測(cè)器。紫外／紅外復(fù)合型火焰探測(cè)器僅對(duì)特定的相對(duì)短小的波長(zhǎng)段敏感，可以最大程度地減少因周圍非火災(zāi)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(fèi)電流達(dá)到最大的靈敏度，同時(shí)增強(qiáng)了對(duì)火焰的判斷功能，提高了火災(zāi)探測(cè)的可信度。

3.3 安裝位置

一般來(lái)說(shuō)，將探測(cè)器安裝在該保護(hù)區(qū)內(nèi)最高的目標(biāo)高度兩倍的地方，在探測(cè)有效范圍內(nèi)不能出現(xiàn)阻礙物，安裝時(shí)向下傾斜30°～45°。

3.4 特 點(diǎn)

火焰探測(cè)器特點(diǎn)：

（1）探測(cè)點(diǎn)位布置較少，一般為1～2個(gè)，節(jié)省管線預(yù)埋，方便施工；

（2）探測(cè)點(diǎn)位布置靈活，可有效避開(kāi)電氣設(shè)備，滿足安全距離要求；

（3）便于后期運(yùn)行維護(hù)及故障檢修，且易于更換；

（4）主動(dòng)檢測(cè)，可對(duì)火焰光輻射進(jìn)行快速響應(yīng)和提前識(shí)別，提早進(jìn)行有效防治，有效避免大面積火災(zāi)發(fā)生的損失；

（5）火焰出現(xiàn)前如有濃煙擴(kuò)散及探測(cè)器的“視線”被遮擋時(shí)，影響探測(cè)結(jié)果。

4 結(jié) 論

本文簡(jiǎn)要介紹了全戶內(nèi)主變室的常規(guī)報(bào)警裝置， 總結(jié)分析其優(yōu)缺點(diǎn)，接著引入了火焰探測(cè)器，介紹了目 前常用的三種探測(cè)裝置。通過(guò)對(duì)比，筆者認(rèn)為紅外及 混合火焰探測(cè)器既能很好滿足報(bào)警功能要求，又易于 檢修維護(hù)，對(duì)變電站的新建或改造均有積極的借鑒價(jià) 值。

［1］GB 50229-2006.火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［2］GB 50116-2013.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB50059-2011.35～110k V變電所設(shè)計(jì)規(guī)范 ［S］.

［4］趙東光.火焰檢測(cè)器在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用和探析［J］.發(fā)電設(shè)備，2002，（02）：34-36.

［5］張旻暉.變配電室火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)置［J］.廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，29（Z1）：195-196.?