抽水蓄能電站主變壓器消防設施配置及聯(lián)動控制邏輯設計探討

李鐵成 王德兵 鄭應霞

摘 要 抽水蓄能電站主變壓器在火災探測器及自動滅火系統(tǒng)的選型、設置，特別是消防聯(lián)動控制邏輯設計不夠完善，通過分析主變壓器特點和火災原因，探討并提出了抽水蓄能電站主變壓器火災報警探測器、自動滅火系統(tǒng)的選型和設置要求以及消防聯(lián)動控制邏輯方式。

關鍵詞 抽水蓄能電站;主變壓器;火災自動報警系統(tǒng);自動滅火系統(tǒng);聯(lián)動控制邏輯

前言

主變壓器是抽水蓄能電站極其重要的電氣設備，國內(nèi)不同區(qū)域的抽水蓄能電站點多面廣、建設年代跨度大，隨著有關消防規(guī)范不斷更新，造成很多抽水蓄能電站主變壓器的消防配置及聯(lián)動控制邏輯不盡相同，給抽水蓄能電站主變壓器的消防安全管理帶來了一定困難，也不利于提升主變壓器的消防安全水平。

1主變壓器火災危險性分析

主變壓器本體內(nèi)部充有大量變壓器絕緣油，并含有大量可燃物，如紙板、棉紗、木材等有機可燃材料。常規(guī)的變壓器油是碳氫化合物，其工作油溫一般在50～70℃，最高油表面溫度不會超過95℃，閃點溫度為130℃左右，燃點為165～190℃，是可燃的絕緣液體，當溫度大于400℃時，變壓器油將分解出甲烷、乙烷、氫等可燃性氣體。

主變壓器的過負荷運行、油質(zhì)劣化、各繞組間電阻失衡以及主變壓器運行過程中受到來自變壓器外部或內(nèi)部的瞬時過電壓或過電流的作用均會導致絕緣材料老化，內(nèi)部很容易發(fā)生短路等電氣故障，電氣短路引發(fā)的電弧產(chǎn)生的高溫引燃絕緣油，甚至造成絕緣油分解、膨脹以致氣化，使變壓器內(nèi)部的壓力急劇增加，導致外殼爆裂引發(fā)火災。主變壓器火災不易撲救， 變壓器內(nèi)部填充的大量絕緣油會加速火災的發(fā)展、蔓延， 具有很大的火災危險性[1]。

2主變壓器消防配置

2.1 火災自動報警系統(tǒng)

主變壓器內(nèi)部電氣故障是引起火災的主要原因，在散熱系統(tǒng)的作用下，其表現(xiàn)特征為主變壓器外表面溫度的快速升高，因此探測主變壓器火災的探測器應選擇感溫火災探測器為主，由于抽水蓄能電站主變壓器室高度一般超過12米，點型感溫火災探測器不適用于抽蓄主變壓器火災探測。纜式線型感溫火災探測器由兩根用熱敏材料絕緣的鋼絲組成， 可根據(jù)不同的場合選用不同額定動作溫度，感溫電纜結構穩(wěn)定，抗干擾性及抗拉性能強，適用于主變壓器火災探測。

纜式線型感溫火災探測器用于主變壓器室火災探測時，感溫電纜分上、中、下三層纏繞在主變壓器側(cè)面，感溫電纜固定于鋼絲繩上，鋼絲繩纏繞于主變壓器側(cè)面，鋼絲繩兩頭連接處用螺栓拉緊，防止鋼絲繩從變壓器側(cè)面松脫，一臺變壓器用3根感溫電纜，分別纏繞上中下三層，感溫電纜的微機調(diào)制器、終端盒和監(jiān)視模塊均布置于主變專用消防報警端子箱內(nèi)。

采用多種探測手段相結合，能有效防止誤報，提高報警的準確性和及時性。鑒于抽水蓄能電站主變壓器室的實際情況，可選用纜式線型感溫火災探測器與紅外光束感煙探測器或火焰探測器相結合的組合探測手段[2]。

2.2 自動滅火系統(tǒng)

水噴霧滅火系統(tǒng)是利用水噴霧噴頭把水粉碎成細小的水霧滴之后噴射到正在燃燒的物質(zhì)表面，通過表面冷卻、窒息及乳化、稀釋的同時作用實現(xiàn)滅火。水噴霧系統(tǒng)不僅可以提高撲滅固體火災的滅火效率，同時由于水霧不會造成液體飛濺，電氣絕緣性好，因此在撲滅可燃液體火災、電氣火災中得到廣泛應用。抽水蓄能電站因其水質(zhì)較好，埋深大，取水方便，因此推薦主變壓器消防滅火采用自動水噴霧滅火方式。

根據(jù)相關規(guī)范要求，主變水噴霧滅火的工作水壓應滿足噴頭前的供水壓力不小于0.35MPa的要求。主變壓器本體上設計噴霧強度不應小于20L/（min.m2），主變壓器周圍集油坑上的設計噴霧強度不應小于6L/（min.m2）。抽水蓄能電站主變壓器的滅火水源取自下水庫，每臺主變的消防水取自主變消防供水總管，經(jīng)手動閥、雨淋閥、自動化元件等供至變壓器室，在變壓器周圍設置環(huán)管，噴頭布置在環(huán)管引出的支管上，一般布置2～3層噴頭，以保證能全部包絡變壓器本體及油坑[3]。

3聯(lián)動控制邏輯

對于抽水蓄能電站主變壓器火警的聯(lián)動控制邏輯，在現(xiàn)有相關規(guī)范中已有所規(guī)定，但相關規(guī)定并不統(tǒng)一。為了合理處理主變壓器電氣故障或火災事故，同時兼顧抽水蓄能電站的生產(chǎn)管理需求，主變壓器的消防聯(lián)動控制邏輯建議采用以下方式：

（1）當有且僅有一路探測器報警時，發(fā)火警信號;當兩路探測器同時報警時，通過硬布線回路輸出信號給計算機監(jiān)控系統(tǒng)，計算機監(jiān)控系統(tǒng)接收信號后輸出控制信號作用于發(fā)電機停機。

（2）當主變壓器可帶電進行滅火時，其自動滅火裝置的聯(lián)動控制信號應采用兩個獨立的火災探測器報警信號的“與”邏輯組合，直接自動觸發(fā)滅火設施。

（3）當主變壓器可帶電進行滅火時，其自動滅火裝置的消防控制室可直接手動啟動滅火設施。

（4）當主變壓器不可帶電進行滅火時，其自動滅火裝置的聯(lián)動控制信號應采用兩個獨立的火災探測器報警信號的“與”邏輯組合，且自動啟動回路中應具有主變保護電氣量或非電氣量動作閉鎖信號。

（5）當主變壓器不可帶電進行滅火時，其自動滅火裝置的消防控制室手動啟動控制回路中應具有主變保護電氣量或非電氣量動作閉鎖信號[4]。

4結束語

主變壓器的火災防控是抽水蓄能電站消防工作的重點，盡管現(xiàn)行的標準規(guī)范對變壓器的消防設計有相應的規(guī)定，但在火災探測器的選型、設置，特別是消防聯(lián)動控制邏輯設計環(huán)節(jié)規(guī)定得不夠完善，造成很多抽水蓄能電站主變壓器的消防設施選型、配置及聯(lián)動控制邏輯不盡相同，給抽水蓄能電站的消防安全管理帶來了一定困難。本文提出的主變壓器消防配置及聯(lián)動控制邏輯，希望對提升抽水蓄能電站消防工作標準化水平和消防設施安全管理效率能有所借鑒。

參考文獻

[1] GB 50872-2014.水電工程設計防火規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2014.

[2] GB 50116-2013.火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2013.

[3] GB 50219-2014.水噴霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2014.

[4] 傅勝蘭，黃建偉，林潔.油浸電力變壓器消防設計技術研究[J].消防科學與技術，20l0，（12）：1089-1091.