特高壓變電站消防重點與規范問題及改進措施研究

馬志宏 張玉

摘要：

社會經濟快速發展背景下，各行各業對電力資源的需求量持續增加。同時，特高壓變電站建設速度加快，為電力資源傳輸提供支持。特高壓變電站具有特殊性，一旦發生火災事故將會造成不可挽回的損失。因此，消防工作是運行維護的重要一環。本文就特高壓變電站消防重點與規范問題及改進措施展開探討。

關鍵詞：特高壓變電站；消防重點；規范問題；改進措施

不同于一般工程，特高壓變電站由國家建設，其容量非常大，而且傳送能力比較強，是電網的重要組成部分。由于特高壓變電站的重要性，其對消防設計也提出了更高要求。為了進一步提升消防水平，需要根據特高壓變電站運行維護特點進行消防設計，從而保證變電站安全穩定運行。

一、特高壓變電站消防特點分析

特高壓變電站建筑區是電網系統的重要組成部分。一般情況下，人員活動比較少，建筑物規模較小，建筑物、消防給水與滅火設施等和常規變電站消防設計基本相同，因此火災危險性類別不高。然而，特高壓變電站的特殊性在于變壓器儲油量大，一旦發生火災后果將非常嚴重。通過查閱相關資料發現，一起500千伏變電站變壓器火災事故，滅火時間比較長。特高壓變電站主變壓器儲油量大，所以發生火災后會持續燃燒數十小時，這不僅會燒毀相關設備，而且對周圍設備環境造成較大威脅。結合以往特高壓變電站變壓器事故特點來看，其破壞性非常大，因此為了能夠應對變壓器火災事故，必須做好消防設計工作。

二、特高壓變電站消防設計重點

（一）針對變壓器儲油量大的預防措施

1.特高壓變壓器發生事故后緊急排油

特高壓變電站變壓器發生火災時，由于變壓器儲油量大，會出現一直燃燒的情況。為了盡可能縮短燃燒時間，采用對變壓器排油的方法，減少燃燒原料，使火災得到有效控制。一旦發生變壓器發生火災事故，應該采用人為主動排油的措施，快速啟動排油泵，將變壓器中的油排到儲油室中，變壓器燃燒時會因缺乏燃料，減少燃燒時間。針對特高壓變電站變壓器火災事故后排油，某一企業開展了相關試驗，并在過程中詳細記錄數據信息。試驗結果顯示，通過快速排油，使火災燃燒時間大大縮短，避免事故范圍進一步擴大。[1]

2.優化消防控制

針對特高壓變電站變壓器火災，要第一時間啟動固定滅火系統，并采取滅火措施，從而將危害性降到最低。特別是在火災剛開始出現時，這一時期滅火非常關鍵，控制得當將避免火災范圍擴大。為了確保達到良好滅火效果，可以采用多種措施。第一，裝設火焰探測器，當設備探測到有火焰時會及時啟動滅火系統，保證滅火的時效性。第二，對變壓器所處環境進行分析，并對火焰探測器進行合理布置，確保具有合理性，可以實現多角度、全方位監測，避免出現監測漏洞，這有助于提升滅火的準確性。同時，要善于總結經驗，對裝置方案不斷優化，確保火焰探測器發揮出有效作用，保證變壓器安全。[2]

3.提升固定滅火系統

現階段，為了應對變壓器火災，絕大多數變電站內部都配備了各類滅火系統，常見為水噴霧以及泡沫。在對特高壓變電站變壓器進行消防設計時，執行的標準是220千伏變壓器標準，這與特高壓變電站實際情況不相符合。對《水噴霧滅火系統設計規范》研究，其中提到了水噴霧滅火系統對變壓器滅火模擬試驗，分析變壓器模型，無論是尺寸還是油量都與特高壓變壓器存在明顯差距。為了了解特高壓變電站變壓器情況，需對多個設備進行分析，并獲得準確數據。另外，儲油柜和散熱器對試驗會產生一定影響，這點一般容易被忽視，需要特別注意。試驗與實際火災情況還有所差異，因此需要深入研究，保證試驗的可行性。

（二）避免變壓器發生火災后對其他設備造成破壞

開展特高壓變壓器消防設計主要目的不單是降低對設備本身的損壞，更要防止事故范圍擴大，對周邊設備和建筑物產生影響，因此變電站要將阻止火勢蔓延作為消防重點。特高壓變電站變壓器所處位置要與周邊建筑、設備等保持足夠遠的距離，利用防火墻將每相變壓器隔離，防火墻上方設有鋼構架。當發生火災時，因鋼材料的材質特性，導致構件快速升溫，這對強度產生不利影響。通常情況下，缺乏防火保護的鋼結構耐火時間較短，在火災中容易遭受破壞。某電廠進行了相關試驗，鋼構架距離火焰中心較近時，由于溫度升高導致構件支撐力下降，發生連續倒塌情況。構件倒塌產生的破壞會影響到防火墻及相鄰變壓器、相關設備，使火災事故范圍變得更大。從現有規范來看，其中有關構筑物的防火設計缺乏規定，沒有采取相應防火措施。結合火災事故經驗來看，鋼構架防火處理得當，將在事故中發揮出有效作用。因此，為了有效應對火災事故，要不斷提升鋼構架防火涂層的質量和工藝。[3]

（三）駐站消防隊

在我國，特高壓變電站一般位于偏遠地區，距離城市消防隊比較遠。一旦發生了火災事故，由于距離的原因，消防隊很難及時到達火災現場開展滅火救援工作。在這期間，如果火勢得不到控制，將會對周邊設備和建筑物造成危害。《水噴霧滅火系統設計規范》中指出水噴霧持續噴霧時間要超過24分鐘，《泡沫滅火系統設計規范》中指出泡沫噴霧持續時間要超過15分鐘。總的來看，消防設計持續時間以規范要求的最小值為準。如果消防隊到達滅火救援現場超過了這個時間，噴霧系統用水量耗盡，火勢會進一步擴大，事故也會變得更加嚴重。[4]因此，為提升特高壓變電站消防能力，駐站消防是解決這一問題的有效途徑。在特高壓變電站中配置專業消防隊伍，發揮消防隊的作用，可以及時應對發生的火災，并消除火災影響。特高壓變電站要加強駐站消防隊力量建設，不僅要提升消防隊員專業性，還要配備完善的基礎設施，滿足消防需求，確保火災發生時及時進行處置。

三、特高壓變電站消防設計規范問題及提升措施探討

（一）特高壓變壓器事故后緊急排油

當變壓器發生嚴重火災時，為了有效控制火勢，以往會采用排油處理的方式。為了盡快將油排出，應有效運用排油注氮滅火系統，并對事故緊急排油措施進行設置。

（二）固定滅火系統消防控制優化

現階段，雙纜感溫模式在特高壓變電站中實現了普遍應用，聯動控制方式主要依據常規變電站，即兩類探測器在同一階段響起警報，同時各個斷路器出現跳閘時，系統便會即刻啟動。實際啟動過程中，可以通過加裝火焰探測器，這種方法的優勢在于提升了變壓器火災探測器類型搭配的合理性。將探測器布設在合理位置上，全面監測設備運行狀態，這對于提升滅火系統的運行水平有很大幫助，從而減少火災影響范圍。在使用了火焰探測器以后，變壓器聯動控制啟動條件就會出現明顯變化，系統在啟動過程中必須實現兩項條件，一個是探測器本身的動作信號，另一個是斷路器在跳閘時自身的位置信號。[5]

（三）提升固定滅火系統

1.合理選擇固定滅火系統

國家標準GB50229-2006《火力發電廠與變電站設計防火規范》對泡沫噴霧系統做出明確規定，可以得知每一個變電站自身的容量為125MVA，也確定了變壓器滅火系統，促使系統能夠得到正常使用。相較于水噴霧滅火系統，泡沫噴霧滅火系統操作非常簡單。但結合目前情況來看，尚無成功撲滅大型帶油設備火災的經驗，特高壓變電站變壓器具有復雜結構，泡沫噴霧系統應用面臨諸多問題，泡沫噴霧系統能否運用于特高壓變電站變壓器消防還需要進一步研究。水噴霧滅火系統當前已逐漸成熟，且運行成本較低，特高壓變電器的整體結構相對較為復雜，內部管路偏多，在水源條件充足情況下，固定滅火系統可以優先考慮水噴霧滅火系統。[6]

2.優化水噴霧滅火系統設計

從當前情況來看，水噴霧滅火系統試驗過程中，通常很難有效凸顯特高壓變壓器的基本特色，查閱相關資料可知，世界不同國家對水噴霧滅火系統的供給強度標準不同。對于特高壓變壓器而言，由于儲油量相對較大，固定滅火系統自身的供給強度會隨之得到加強。關于水噴霧滅火系統噴霧持續時間，我國規定的是24分鐘，但是只注重滅火時間，未能將沒有成功滅火的情況考慮進來。相較而言，美國、日本等國家的水噴霧滅火系統持續時間都比較長，約為90到120分鐘。因此，我國應借鑒其他國家經驗，將滅火失效后的措施考慮進來。同時，要考慮駐站消防隊在發生火災事故后的反應時間，從而確定固定滅火系統持續供給時間，保證對火災事故可以有效控制，避免火勢蔓延。[7]

（四）避免火災事故擴大的防范措施

1.防火墻設計提升措施

GB50229-2006《火力發電廠與變電站設計防火規范》中指出：防火墻高度要高于變壓器儲油柜，長度也有相關規定。美國NFPA消防規范中油量在某一標準或者以上時，防火墻要高于變壓器外殼和儲油柜。關于套管爆炸對防火墻的沖擊也要考慮到，我國防火墻設計主要運用框架填充墻結構，為了避免爆炸損壞到防火墻，可以采用防火墻表面加鋼絲網粉刷層的方式或者采用混凝土框架澆筑+砌塊結構，增加防火墻墻體強度。

2.提高管理人員綜合素質

特高壓變電站火災事故擴大和人為因素有著一定關系，因此應提高管理人員的專業水平，并做好管理工作。管理人員應做到防患于未然，增強預防意識，避免火災事故發生。對于特高壓變電站發生事故，管理人員要在第一時間內采取相應措施，實現對火勢的控制，防止火災事故擴大，將經濟損失降到最低。因此，特高壓變電站應建立起一支專業管理隊伍，發揮出人員主觀能動性，對火災事故進行有效控制，并在最短時間內消除。

3.鋼架構防火措施

現階段，為了提升土地資源利用率，變壓器主變構架會設置在主防火墻上，雖然可以起到節約用地的作用，但是應考慮到發生火災事故時對構架的影響。根據相關要求，在確定鋼結構防火保護措施及構造時，需要對各方面進行考慮，保證達到安全可靠的標準。火災事故會影響到鋼構架，所以應采取消防措施，構架應與變壓器保持一定距離，確保達到防火要求，構架應采用耐火性能較高的材料。因此，對于鋼結構防火措施，需要對火災事故特點進行分析，并采用多種消防措施，這樣防火效果才會達到最好，從而起到保護構架的作用。

（五）基于周邊消防救援能力采取的措施

為了消除特高壓變電站火災事故，需要消耗大量水資源，此時消防車需要站外取水，這對救援會產生不利影響。考慮到這一點，特高壓變電站應建立消防水池，并保證消防水池有足夠的水量，確保滿足消防救援需求。另外，應提升特高壓變電站的消防救援能力，加強消防隊伍建設，配備完善消防設施等，從而為應對火災事故做好充足準備。特高壓變電站應考慮到消防救援不足的地方，通過完善來提升消防救援水平，有效應對發生的火災事故。

四、特高壓變電站消防設計提升措施

關于特高壓變電站消防設計提升措施，包括以下幾個方面。第一，增加變壓器火災事故后緊急排油措施；第二，在固定滅火系統中增加火災探測器；第三，固定滅火系統開展試驗，根據實際情況進行分析。當水資源較為充足時，建議采用水噴霧滅火系統，適當提升水噴霧強度，噴霧時間也要延長；第四，對變壓器間防火墻上的鋼架構采用防火處理措施，避免對架構的影響；第五，適當增加防火墻高度，考慮變壓器爆炸對防火墻的影響，并采取有效措施應對；第六，為變電站配置專職消防隊伍。[8]

結語

綜上所述，本文就特高壓變電站消防重點與規范問題及改進措施進行研究，對特高壓變電站特點進行分析，明確目前消防設計存在的問題，并提出改進措施，從而確保可以有效應對火災事故。安全是特高壓變電站運行的重要保障，應不斷提升消防設計水平，當發生火災事故時可以進行有效應對。

參考文獻

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[8]袁玉玲.關于110kV變電站與其他建筑聯合建設的消防設計[J].百科論壇電子雜志，2020（22）：3764.