變電站消防系統設計的分析

田志強

摘要：在變電站運行與發展過程中，變電站消防系統是十分關鍵的組成部分，對于變電站的防火產生了無可替代的積極作用。因為變電站在具體的形式、設計人員的工作習慣、建設規模以及投資控制等多種方面具有極大的不同，在很大程度上也會帶來變電站消防系統設計中的差異。本文對變電站消防系統設計進行分析探討。

關鍵詞：變電站；消防系統；設計

1風力發電系統火災的特點

（1）可燃物種類多，火災荷載密度大。風力發電系統采用了大量的電氣元件、電線電纜、電動設備、潤滑油、液壓油、隔熱吸音棉，風機葉片、輪轂和機艙外殼也由可燃的玻璃鋼復合材料制作，在窄小的空間內集中了大量的可燃固體和易燃液體；（2）火災隱患多，容易發生電氣火災、固體火災和液體火災。控制柜、齒輪箱、剎車盤、發電機、電動機、變壓器等都是容易引發火災的重點部位，遭遇雷擊起火也是機組需要重點預防的火災隱患之一；（3）通風換氣迅速，火焰蔓延速度快，風助火勢，火助風威，一旦發生火災，火勢將快速蔓延到整個機組；（4）設備價值高，火災損失大，一臺風力發電機組的價值大多以千萬元計，而且還會帶來長期不能并網發電的間接損失；（5）容易引起附近建構筑物火災、誘發森林火災和草原火災。火災時，葉片和機艙內的火災殘片會掉落在機組周圍的大片區域，這些帶著火焰的高溫碎片對附近其他建構筑物、森林和草原都是巨大的火災威脅，尤其在秋冬干燥季節更是如此；（6）火災撲救難度大，外部救援幾無可能，且火災墜落物嚴重威脅救援人員生命安全。風力發電機組大多位于地域偏遠的山區、丘陵和近海，消防力量嚴重不足，很難快速到達，即使趕到，面對高高在上的機組火災，現有的消防救援技術往往也無法奏效，力不從心。因此，對于風力發電系統火災必須立足自救，防范于未然。

2變電站風力發電消防系統設計

2.1滅火藥劑和滅火系統

滅火藥劑和滅火系統的選擇直接影響了滅火的效果。對于風力發電系統的不同部位，其使用安裝的滅火藥劑和滅火系統也不同。對于風力發電系統而言，滅火藥劑應盡可能選擇無殘留、無腐蝕性和無導電性能的材料，同樣也必須適應設備運行的環境條件（如溫度、天氣狀況、受保護的設備的密封性）和燃燒負載，一般不推薦使用干粉滅火系統和粉塵式滅火裝置，以避免給風力發電系統設備帶來間接損壞。適用于風電場的滅火藥劑主要有高壓二氧化碳、惰性氣體（如七氟丙烷、氮氣、氬氣等）、細水霧（添加有少量防復燃藥劑）和泡沫液等。一般變流器、控制器等相對密封的空間可采用安全的惰性氣體或高壓二氧化碳。其他部件如剎車系統、發電機、齒輪箱、液壓站、偏航系統和變壓器等處于空氣流動性較強的位置，可配備特殊無污染液體。根據選擇滅火藥劑的不同，滅火系統可分為氣體滅火系統、液體滅火系統和粉末式滅火系統。為實現風力發電系統設備的有效滅火，應選擇自動且穩定的氣體滅火系統與細水霧液體滅火系統。這兩種系統相結合的滅火方式是目前國內外風力發電系統使用最多的滅火方式。在給風力發電系統配備不同的滅火系統時，還應注意以下環節：①滅火系統應有效；②為了人身安全，應選擇適當的氣體濃度和噴水沖擊水度；③考慮到復燃可能，氣體滅火系統應確保有效的持續時間；④為保證滅火的成功率，噴水滅火裝置的操作時間應充足；⑤由于年平均環境溫度不同，滅火藥劑釋放時對氣壓的要求也不同，滅火時應考慮空間的密封性和釋放時的氣壓；⑥滅火劑存儲時應充分考慮到滅火藥劑的用量及質量等；⑦由于風力發電系統的機艙空間有限，因此滅火藥劑容器的選擇應盡量小；⑧安裝的消防設備應得到權威機構的認可，安裝位置應考慮維修的方便；⑨可靠性，包括系統的強度、對故障的敏感度，以減少維修和檢查周期。每種滅火系統都有其使用的優點及局限性，且每種系統依附的大量參數和現場環境都具有很大的可變性，為確保滅火系統的有效性，應對各應用場合所選擇的滅火系統的適用性進行單獨評估。

2.2火災探測器

火災探測器能及時探測到火災的發生。在風力發電機的運行中，一方面希望其能及時查覺到火災的發生，同時也要避免誤報警現象的出現。因此，不僅要選擇高精度的探測器，還要根據不同的位置選擇不同類型的探測器；且同一位置至少選擇2種不同報警等級的探測器。火災探測器必須在監測區域可用，且對預期的火災特性敏感。在選擇和操作火災探測器時，必須充分考慮到溫度、濕度及共振等特殊的環境條件。風力發電系統自動消防用火災探測器主要有煙感探測器、溫感探測器、火焰探測器及空氣采樣探測器。煙感探測器是自動消防系統中常用的火災探測器，它是一種對環境適用性較強又相對經濟的探測器。根據靈敏度不同，其有不同的型號，可用于機艙內部、各種控制柜及變流器柜內的火災監測，若某個控制柜內選擇了靈敏度較高型號的煙感探測器作為一級報警，則靈敏度稍低的型號將作為二級報警。溫感探測器一般安裝在監測對象的附近，如距離太遠，在火災早期就無法起到監測作用。因此，溫感探測器一般用作二級報警用探測器，安裝在密封性較好的控制柜內。在風力發電系統的自動消防系統中若能用其他的探測器代替，則不選擇溫感探測器。火焰探測器用于監測飛起的火花或電弧，它較適合用來監測發電機定、轉子接線盒，剎車系統或變壓器的火災情況，可用作一級報警。空氣采樣探測器是一種適用性很強的探測器，可用在各種位置及惡劣的工況下，且同一探測器可通過設置實現多級別火災監測，但價格較昂貴。一般用于機艙或塔底這種空間密封性差、空氣流動性大、噪音振動較大地方的火災監測。

3結束語

綜上所述，變電站設施中消防系統是至關重要的組成部分，積極做好變電站消防系統設計工作對于變電站的良好運行產生了重要作用。隨著風力發電機的性能和容量的提升，價值也隨之增加，若風力發電系統擁有一套穩定、可靠、安全的自動消防系統，將在激烈的風電市場競爭中占據一項很大的技術優勢。

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（作者單位：中國大唐集團有限公司赤峰分公司）