無人值班變電站消防系統(tǒng)新方案

王 強

（甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730000）

傳統(tǒng)意義上的變電站消防系統(tǒng)，滅火設(shè)備仍然是人工手動式滅火器，在無人值守狀態(tài)下，這些滅火器就形同虛設(shè)。為了提高無人值守變電站防火能力，從自動探測報警、聯(lián)動滅火、封堵等3個方面制定變電站消防系統(tǒng)方案，力求使該消防系統(tǒng)能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)、自動撲滅早期火災(zāi)，確保整個供電系統(tǒng)的正常運行。

1 變電站的火災(zāi)探測、報警系統(tǒng)

變電站的火災(zāi)探測、報警系統(tǒng)由探測系統(tǒng)和聯(lián)動控制系統(tǒng)組成。其主要功能是及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，發(fā)出報警信號，以提示遠方監(jiān)控中心值班人員采取相應(yīng)措施或自動啟動聯(lián)動控制系統(tǒng)撲滅初期火災(zāi)或抑制火災(zāi)擴大。

1.1 探測系統(tǒng)

變電站傳統(tǒng)意義上的火災(zāi)報警系統(tǒng)其感煙、感溫火災(zāi)探測技術(shù)，在電氣控制屏柜內(nèi)部發(fā)生早期火災(zāi)時，基本無法探測到早期極其微弱的煙霧信號。等到濃煙從屏柜內(nèi)部蔓延出來，感煙探測器探測到火災(zāi)的發(fā)生時，火勢已經(jīng)很難得到控制，最佳滅火時機已過。

采用空氣采樣式感煙探測器來監(jiān)測電纜夾層及主控制室。在電纜溝、夾層、豎井等電纜密集處還要鋪設(shè)感溫電纜以更直接、準(zhǔn)確地探測到可能發(fā)生的危險信號。通過多種監(jiān)測儀器組合，構(gòu)成一個完整的變電站火災(zāi)報警系統(tǒng)，使之能夠在第一時間準(zhǔn)確探測到危險信號，即時通知監(jiān)控中心或自動采取相應(yīng)措施控制險情的發(fā)生。

空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)是一種主動式的探測系統(tǒng)。系統(tǒng)使用抽氣泵通過延伸至保護區(qū)域的空氣采樣管路及采樣孔，不斷抽取空氣樣品進入探測腔進行檢測，以監(jiān)視保護區(qū)域中是否具有火災(zāi)的生成物煙霧顆粒。

一次火災(zāi)的發(fā)生分為以下幾個階段：

(1) 醞釀期：為火災(zāi)的陰燃階段，產(chǎn)生不可見煙霧。從不可見煙霧到下一可見煙霧階段的火災(zāi)醞釀期時間可長達0～120mIn；

(2) 可見煙霧到大火：燃燒期約為10mIn；

(3) 大火到烈火：燃燒期約10mIn；

(4) 烈火猛烈燃燒，約為10mIn。

在火災(zāi)發(fā)展的初始階段，因為一些設(shè)備或線纜過電壓、過電流而揮發(fā)出微量的煙霧粒子，人們看不到它，但能嗅到煙霧中的異味。這說明空氣中已出現(xiàn)了煙霧，只不過煙霧的濃度低于人眼的視覺閾值，當(dāng)然更低于普通報警探測器的報警閾值。即使產(chǎn)生了較濃的煙霧，由于空調(diào)及通風(fēng)設(shè)備的大量采用，煙霧變得很稀薄，使普通感煙探測器無能為力。

而空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)的工作原理是光散射測量技術(shù)，當(dāng)激光照射到空氣樣品上時，不同直徑的煙粒子發(fā)生的散射現(xiàn)象是不一致的。其多級過濾方式一方面將大的灰塵、臟物過濾掉，另一方面又將精細(xì)過濾后的潔凈空氣送回探測腔，時時刻刻清洗腔內(nèi)的光學(xué)元件，而且空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)還采用了結(jié)合激光技術(shù)的灰塵處理和識別分離功能。因此這種設(shè)備可以較長時間不用清洗和校正，不僅降低了誤報率，而且延長了系統(tǒng)的使用壽命，滿足了不間斷火情監(jiān)測的需要。

1.2 報警系統(tǒng)

高靈敏度的空氣采樣式煙霧探測器可以在火災(zāi)的萌芽—可見煙霧階段，即檢測出異常的跡象，同時發(fā)出分階段的預(yù)警信號，通知人們注意，爭取最早時效，采取適當(dāng)措施，消滅未釀成之火災(zāi)因子，將隱患消弭于無形，避免災(zāi)難的發(fā)生。它可以探測到很微弱的煙霧，使火情報警時間大為提前，使值班人員有較充足的時間尋找火源，采取適當(dāng)?shù)拇胧浦够馂?zāi)的發(fā)生。

2 變電站的滅火系統(tǒng)

手動式滅火器，在有人及時發(fā)現(xiàn)的早期火災(zāi)情況下，或許有一定作用，但在無人值守狀態(tài)或火勢已經(jīng)燃燒猛烈的情況下，這些手動式滅火器就無用武之地了。即使有人發(fā)現(xiàn)，使用這些滅火器去面對大火及大量的有毒煙霧，對有關(guān)人員的生命安全也是極其危險的。因此，采用在滅火技術(shù)及滅火效率方面都較先進的超細(xì)干粉自動滅火器來裝備各個消防分區(qū)，以使各消防分區(qū)在得到火災(zāi)報警信號之后，自動控制滅火器材撲滅火勢，能使電氣設(shè)施及變電站其他財產(chǎn)得到有效保護。

2.1 高效干粉自動滅火系統(tǒng)介紹

目前已知的滅火劑和滅火技術(shù)，按滅火機理可分為物理滅火和化學(xué)滅火2種類型滅火劑和滅火技術(shù)。

物理滅火機理類滅火劑包括水、二氧化碳滅火劑、惰性氣體滅火劑、泡沫滅火劑等。該類滅火劑的主要特點是采用窒息的物理方式滅火。有的滅火劑如水、泡沫滅火劑等，除了具有窒息燃燒的作用外，還具有降溫作用。該類滅火劑的優(yōu)點是對環(huán)境影響小，有的滅火劑如水基本不造成環(huán)境污染；其固有的缺陷是滅火效率低，滅火速度慢，對防護區(qū)技術(shù)要求高等。水滅火劑在北方寒冷的冬季更易結(jié)冰結(jié)凍，造成無法使用，會延誤滅火的最佳時機。

化學(xué)滅火機理類滅火劑包括超細(xì)干粉滅火劑、熱氣溶膠滅火劑、哈龍滅火劑、七氟丙烷滅火劑等。該類滅火劑的滅火機理是采用切斷火的燃燒鏈的方式滅火，因此具有滅火速度快、滅火效率高等優(yōu)點；其固有缺陷是對環(huán)境影響較大。如哈龍滅火劑對大氣臭氧層有強烈的破壞作用，七氟丙烷滅火劑在火災(zāi)現(xiàn)場裂解出的氫氟酸對保護物及人體有強烈的酸蝕作用，是強致癌物質(zhì)。

超細(xì)干粉滅火劑，是一種平均粒徑不大于5 μm的白色固體粉末滅火劑，經(jīng)加壓、噴射后以氣溶膠的形態(tài)彌散于保護空間。在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為一種干燥的、易流動的并具有很好防潮、防結(jié)塊性能的固體粉末。這種滅火劑采用了化學(xué)滅火與物理滅火2種滅火機理相結(jié)合，吸取了目前在用滅火劑的優(yōu)點，克服了固有的缺陷。其環(huán)保性能、滅火性能、使用性能各項指標(biāo)均處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，其滅火性能甚至處于世界先進水平。

超細(xì)干粉滅火組分中的微細(xì)顆粒是燃燒反應(yīng)的不活性物質(zhì)，當(dāng)它們進入燃燒區(qū)與火焰混合時，可以同時捕獲燃燒自由基?；鹧嬷械娜紵杂苫诔?xì)干粉滅火組分的作用下，結(jié)合成不活潑的水蒸氣及其它不活性體，結(jié)果使火焰燃燒自由基被消耗的速度大于產(chǎn)生的速度，燃燒自由基很快被耗盡，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的歷程被終止，火焰迅即熄滅。

超細(xì)干粉滅火劑不僅可有效撲滅有焰燃燒，還可有效撲滅一般固體物質(zhì)的表面燃燒。超細(xì)干粉晶體粉粒與灼熱的燃燒物表面接觸時，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，部分反應(yīng)物質(zhì)在固體燃燒物的表面被溶化并形成一個玻璃狀覆蓋層。這層玻璃狀覆蓋層將固體的表面與周圍空氣中的氧隔開，使燃燒窒息。

2.2 工作方式

該自動滅火器安裝使用方便，安裝時不受建筑物或保護物結(jié)構(gòu)的影響，無需大量管道及附屬設(shè)施，只需將裝置懸掛固定于保護區(qū)或保護物上方即可，并且可以隨變電站內(nèi)部設(shè)備的變動而隨意自由搬遷，極大地提高了設(shè)備的重復(fù)使用性。滅火裝置采用更符合科學(xué)撲救火災(zāi)的3種啟動方式，實現(xiàn)火災(zāi)早期發(fā)現(xiàn)，早期滅火，有效地減少火災(zāi)損失。

(1) 定溫啟動：當(dāng)火災(zāi)發(fā)生，環(huán)境溫度上升到滅火裝置設(shè)定值時，滅火裝置上的閥門自動打開，釋放超細(xì)干粉滅火劑滅火。

(2) 超導(dǎo)啟動：火災(zāi)發(fā)生時，安裝在保護區(qū)上方或鋪設(shè)在保護物上的超導(dǎo)感應(yīng)線將火災(zāi)信號快速傳導(dǎo)給滅火裝置，使裝置啟動，釋放滅火劑滅火。

(3) 電控啟動：裝置可以與火災(zāi)報警控制器聯(lián)接，當(dāng)火災(zāi)探測器探測到火災(zāi)信號時，控制器確認(rèn)發(fā)生火情，啟動滅火裝置自動釋放滅火劑滅火。

2.3 具體設(shè)置

(1) 各防火分區(qū)均采用懸掛式超細(xì)干粉滅火器。

(2) 主控制室控制屏柜采用小型懸掛式滅火器安裝于屏柜內(nèi)部，在獨立空間起到最佳滅火效果。

(3) 電纜夾層、豎井采用中型懸掛式自動滅火器，在整個夾層組成一個滅火分區(qū)。

(4) 電纜溝采用小型自動滅火器，在防火墻分區(qū)內(nèi)組成獨立滅火分區(qū)。

通過對變電站進行防火分區(qū)的劃分及分別設(shè)置滅火系統(tǒng)，使整個變電站組成一個完整的消防系統(tǒng)。該系統(tǒng)自動探測、報警、控制聯(lián)動系統(tǒng)滅火，有效解決了無人值守變電站的安全隱患，保證了供電系統(tǒng)的安全運行。

3 防火封堵裝置

變電站大量的電纜密集敷設(shè)在各個部位，尤其是電纜隧道、夾層、電纜溝等部位，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢將順著電纜延燃而蔓延到其他部位和其他樓層，從而造成重大的經(jīng)濟損失。同時由于電線電纜的燃燒散發(fā)出大量的煙和有毒有害氣體，嚴(yán)重威脅著人們的生命安全。封堵系統(tǒng)是預(yù)防電纜火災(zāi)的發(fā)生及阻止火焰延燃、阻止有毒氣體及煙霧擴散的有效舉措，是變電站消防系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。

3.1 組成及功能

防火封堵系統(tǒng)由防火門、防火閥、防火包、防火板、有機和無機防火堵料、防火涂料等組成。

(1) 防火門: 用于變壓器室、開關(guān)室、電容器室、電纜夾層等防火分區(qū)的人員進出口。

(2) 防火閥: 用于變壓器室的通風(fēng)窗口，一旦確認(rèn)火災(zāi)，它在滅火系統(tǒng)釋放前關(guān)閉。

(3) 防火板: 用于電纜夾層中的電纜橋架，將上、下層電纜進行防火分隔。

(4) 防火包、有機和無機防火堵料和防火涂料:用于電纜分隔、設(shè)備的進出線端口、電纜穿越建筑物的洞口封堵。

3.2 防火封堵材料的分類

防火封堵材料用于各種貫穿和未保護開口,以限制熱、火、氣體和煙的蔓延傳播。防火封堵材料按組份和性能特點分為無機防火堵料,有機防火堵料和阻火包等。

3.2.1 有機防火堵料

以合成樹脂作粘接劑,配以防火劑、填料等經(jīng)碾壓而成的材料，具有可塑性和柔韌性，長久不固化,可以切割、搓揉,封堵各種形狀的孔洞,施工、維修比較方便。為保證如電纜類貫穿物的散熱性,可以使用膨脹型堵料,不必封堵嚴(yán)密。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,堵料膨脹,將縫隙或較小的孔口封堵嚴(yán)密,有效地阻止火災(zāi)蔓延和煙氣的傳播。

3.2.2 無機防火堵料

也稱速固防火堵料，是以快干水泥為基料,配以防火劑、耐火材料等經(jīng)研磨、混合均勻而成。該防火堵料無毒、無氣味,有較好的耐水、耐油性能,施工方法簡單。其氧指數(shù)為100,系不燃材料。耐火時間可達3

h以上。產(chǎn)品對管道或電線、電纜貫穿孔洞,尤其是較大的孔洞、樓層間孔洞的封堵效果較好。它不僅具有所需的耐火極限,而且還具有較高的機械強度。

無機防火堵料在封堵時,管道、電纜表皮需要堵一層有機堵料配合,以便貫穿物的檢修和更換。

3.2.3 阻火包

阻火包形狀如枕頭,也叫阻火枕、耐火包。是用不燃或阻燃性布料把耐火材料約束成各種規(guī)格的包狀體,在施工時可堆砌成各種形態(tài)的墻體,對大的孔洞封堵最為適用。它在高溫下膨脹和凝固,形成一種隔熱、隔煙的密封層,耐火極限可達3 h以上,起到隔熱阻火作用。

阻火包主要應(yīng)用于電纜隧道和豎井的防火隔墻和隔離層,以及貫穿大孔洞的封堵,制作或撤換均十分方便。施工時應(yīng)注意管道或電線電纜表皮處需要和有機防火堵料配合使用。

3.3 防火封堵的重要部位

(1) 電纜的中間接頭和終端部位，電纜通過易燃、易爆、危險品倉庫、油箱、油管道以及其它易引發(fā)電纜火災(zāi)的區(qū)域。

(2) 中央控制室、主機室、配電室的電纜層、電纜通道進出口，布置有電纜的通風(fēng)廊道等場所。

(3) 所有電纜貫穿的孔洞。

(4) 在電纜溝、電纜隧(廊)道或斜井的進出口處，交叉、分支處，長距離每隔60m～100

m處，應(yīng)進行防火分隔處理。

(5) 在電纜夾層、電纜隧(廊)道或多層電纜架(橋架)上的動力電纜上下電纜層之間、動力電纜層與控制電纜層之間，宜用防火隔板或防火槽盒作層間分隔。

(6) 電纜豎井的上下兩端口及進出電纜的孔洞。

(7) 電纜穿樓板孔洞、穿墻孔洞應(yīng)采用防火封堵材料、防火隔板等防火材料組合封堵，封堵厚度宜與樓板或墻體厚度齊平。

(8) 電纜進入盤、柜、屏、臺的孔應(yīng)采用防火封堵材料、防火隔板和防火涂料等防火材料組合封堵。洞口一側(cè)電纜宜涂刷防火涂料或纏繞阻燃包帶，長度不小于1m。(9) 電纜夾層面積大于300m2應(yīng)進行防火分隔處理，防火分隔宜采用設(shè)阻火段的方法。電纜夾層內(nèi)的豎井、穿墻、穿樓板孔洞應(yīng)按要求執(zhí)行，電纜從橋架引出進入柜盤孔洞應(yīng)先用有機堵料包裹，空余部位再用其他防火材料充填。