無(wú)人值班變電站消防系統(tǒng)新方案

王 強(qiáng)

（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(dòng)式滅火器，在無(wú)人值守狀態(tài)下，這些滅火器就形同虛設(shè)。為了提高無(wú)人值守變電站防火能力，從自動(dòng)探測(cè)報(bào)警、聯(lián)動(dòng)滅火、封堵等3個(gè)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(shí)間發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)撲滅早期火災(zāi)，確保整個(gè)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 變電站的火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)

變電站的火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)由探測(cè)系統(tǒng)和聯(lián)動(dòng)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(bào)警信號(hào)，以提示遠(yuǎn)方監(jiān)控中心值班人員采取相應(yīng)措施或自動(dòng)啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)撲滅初期火災(zāi)或抑制火災(zāi)擴(kuò)大。

1.1 探測(cè)系統(tǒng)

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

采用空氣采樣式感煙探測(cè)器來(lái)監(jiān)測(cè)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(cè)到可能發(fā)生的危險(xiǎn)信號(hào)。通過(guò)多種監(jiān)測(cè)儀器組合，構(gòu)成一個(gè)完整的變電站火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，使之能夠在第一時(shí)間準(zhǔn)確探測(cè)到危險(xiǎn)信號(hào)，即時(shí)通知監(jiān)控中心或自動(dòng)采取相應(yīng)措施控制險(xiǎn)情的發(fā)生。

空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)是一種主動(dòng)式的探測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)使用抽氣泵通過(guò)延伸至保護(hù)區(qū)域的空氣采樣管路及采樣孔，不斷抽取空氣樣品進(jìn)入探測(cè)腔進(jìn)行檢測(cè)，以監(jiān)視保護(hù)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(gè)階段：

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

(2) 可見(jiàn)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?yàn)橐恍┰O(shè)備或線纜過(guò)電壓、過(guò)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(shuō)明空氣中已出現(xiàn)了煙霧，只不過(guò)煙霧的濃度低于人眼的視覺(jué)閾值，當(dāng)然更低于普通報(bào)警探測(cè)器的報(bào)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(cè)器無(wú)能為力。

而空氣采樣早期煙霧探測(cè)系統(tǒng)的工作原理是光散射測(cè)量技術(shù)，當(dāng)激光照射到空氣樣品上時(shí)，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(jí)過(guò)濾方式一方面將大的灰塵、臟物過(guò)濾掉，另一方面又將精細(xì)過(guò)濾后的潔凈空氣送回探測(cè)腔，時(shí)時(shí)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(cè)系統(tǒng)還采用了結(jié)合激光技術(shù)的灰塵處理和識(shí)別分離功能。因此這種設(shè)備可以較長(zhǎng)時(shí)間不用清洗和校正，不僅降低了誤報(bào)率，而且延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命，滿足了不間斷火情監(jiān)測(cè)的需要。

1.2 報(bào)警系統(tǒng)

高靈敏度的空氣采樣式煙霧探測(cè)器可以在火災(zāi)的萌芽—可見(jiàn)煙霧階段，即檢測(cè)出異常的跡象，同時(shí)發(fā)出分階段的預(yù)警信號(hào)，通知人們注意，爭(zhēng)取最早時(shí)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(wú)形，避免災(zāi)難的發(fā)生。它可以探測(cè)到很微弱的煙霧，使火情報(bào)警時(shí)間大為提前，使值班人員有較充足的時(shí)間尋找火源，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，制止火?zāi)的發(fā)生。

2 變電站的滅火系統(tǒng)

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

2.1 高效干粉自動(dòng)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(jī)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(jī)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(diǎn)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(diǎn)是對(duì)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(duì)防護(hù)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(wú)法使用，會(huì)延誤滅火的最佳時(shí)機(jī)。

化學(xué)滅火機(jī)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(jī)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(diǎn)；其固有缺陷是對(duì)環(huán)境影響較大。如哈龍滅火劑對(duì)大氣臭氧層有強(qiáng)烈的破壞作用，七氟丙烷滅火劑在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)裂解出的氫氟酸對(duì)保護(hù)物及人體有強(qiáng)烈的酸蝕作用，是強(qiáng)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(hù)空間。在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為一種干燥的、易流動(dòng)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(jī)理相結(jié)合，吸取了目前在用滅火劑的優(yōu)點(diǎn)，克服了固有的缺陷。其環(huán)保性能、滅火性能、使用性能各項(xiàng)指標(biāo)均處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，其滅火性能甚至處于世界先進(jìn)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(jìn)入燃燒區(qū)與火焰混合時(shí)，可以同時(shí)捕獲燃燒自由基。火焰中的燃燒自由基在超細(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(shí)，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(gè)玻璃狀覆蓋層。這層玻璃狀覆蓋層將固體的表面與周?chē)諝庵械难醺糸_(kāi)，使燃燒窒息。

2.2 工作方式

該自動(dòng)滅火器安裝使用方便，安裝時(shí)不受建筑物或保護(hù)物結(jié)構(gòu)的影響，無(wú)需大量管道及附屬設(shè)施，只需將裝置懸掛固定于保護(hù)區(qū)或保護(hù)物上方即可，并且可以隨變電站內(nèi)部設(shè)備的變動(dòng)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(dòng)方式，實(shí)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(dòng)：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(shí)，滅火裝置上的閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，釋放超細(xì)干粉滅火劑滅火。

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

(3) 電控啟動(dòng)：裝置可以與火災(zāi)報(bào)警控制器聯(lián)接，當(dāng)火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)時(shí)，控制器確認(rèn)發(fā)生火情，啟動(dòng)滅火裝置自動(dòng)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(dú)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(dòng)滅火器，在整個(gè)夾層組成一個(gè)滅火分區(qū)。

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

通過(guò)對(duì)變電站進(jìn)行防火分區(qū)的劃分及分別設(shè)置滅火系統(tǒng)，使整個(gè)變電站組成一個(gè)完整的消防系統(tǒng)。該系統(tǒng)自動(dòng)探測(cè)、報(bào)警、控制聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)滅火，有效解決了無(wú)人值守變電站的安全隱患，保證了供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3 防火封堵裝置

變電站大量的電纜密集敷設(shè)在各個(gè)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(shì)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(jì)損失。同時(shí)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(kuò)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(mén)、防火閥、防火包、防火板、有機(jī)和無(wú)機(jī)防火堵料、防火涂料等組成。

(1) 防火門(mén): 用于變壓器室、開(kāi)關(guān)室、電容器室、電纜夾層等防火分區(qū)的人員進(jìn)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(jìn)行防火分隔。

(4) 防火包、有機(jī)和無(wú)機(jī)防火堵料和防火涂料:用于電纜分隔、設(shè)備的進(jìn)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(hù)開(kāi)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(diǎn)分為無(wú)機(jī)防火堵料,有機(jī)防火堵料和阻火包等。

3.2.1 有機(jī)防火堵料

以合成樹(shù)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(zhǎng)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(shí),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(wú)機(jī)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(wú)毒、無(wú)氣味,有較好的耐水、耐油性能,施工方法簡(jiǎn)單。其氧指數(shù)為100,系不燃材料。耐火時(shí)間可達(dá)3

h以上。產(chǎn)品對(duì)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(jī)械強(qiáng)度。

無(wú)機(jī)防火堵料在封堵時(shí),管道、電纜表皮需要堵一層有機(jī)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(shí)可堆砌成各種形態(tài)的墻體,對(duì)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(dá)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(shí)應(yīng)注意管道或電線電纜表皮處需要和有機(jī)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(guò)易燃、易爆、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)、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(jī)室、配電室的電纜層、電纜通道進(jìn)出口，布置有電纜的通風(fēng)廊道等場(chǎng)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(jìn)出口處，交叉、分支處，長(zhǎng)距離每隔60m～100

m處，應(yīng)進(jìn)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(dòng)力電纜上下電纜層之間、動(dòng)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(jìn)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(jìn)入盤(pán)、柜、屏、臺(tái)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(zhǎng)度不小于1m。(9) 電纜夾層面積大于300m2應(yīng)進(jìn)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(jìn)入柜盤(pán)孔洞應(yīng)先用有機(jī)堵料包裹，空余部位再用其他防火材料充填。