七氟丙烷滅火系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用

李杰

摘 要：目前七氟丙烷滅火系統(tǒng)是傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)的替代系統(tǒng)，在變電站戶內(nèi)電容器中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，本文針對(duì)這種滅火系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用范圍進(jìn)行分析，同時(shí)我們主要針對(duì)變電站電容器室七氟丙烷滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠從該滅火系統(tǒng)的濃度選擇，水力計(jì)算，噴頭布置等方面，對(duì)目前滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，希望能給相關(guān)工作人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：七氟丙烷;滅火系統(tǒng);設(shè)計(jì);問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TU892 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）13-0186-02

哈龍滅火系統(tǒng)目前已經(jīng)被七氟丙烷滅火系統(tǒng)所代替，且后者已經(jīng)在很多地方實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。隨著對(duì)于二氧化碳滅火要求逐漸提高，在變電站工程中七氟丙烷滅火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。目前在110千伏、220千伏、500千伏等多個(gè)電壓等級(jí)得到應(yīng)用，并逐步發(fā)展為帶油電氣設(shè)備的主要?dú)怏w滅火系統(tǒng)。然而在帶油設(shè)備中這種滅火系統(tǒng)還存在很多問(wèn)題，因此本研究主要針對(duì)該滅火系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行深入分析。

1 七氟丙烷滅火系統(tǒng)

首先從該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)上來(lái)看，該系統(tǒng)滅火劑主要是利用化學(xué)和物理作用，如表1所示，為七氟丙烷參數(shù)以及相比其他的滅火劑進(jìn)行參數(shù)對(duì)比。

根據(jù)這些數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)七氟丙烷滅火系統(tǒng)就有具有較高的滅火效率，而且滅火濃度較低。該滅火系統(tǒng)的濃度低于人體發(fā)生生理反應(yīng)的極限值，具有一定的安全性，因此常用于人群中進(jìn)行使用。此外還具有良好的揮發(fā)性，經(jīng)過(guò)滅火之后不會(huì)殘留，對(duì)于滅火對(duì)象不會(huì)有任何影響，一般用于檔案，貴重物品，機(jī)房等一些地方的滅火，不會(huì)對(duì)臭氧層產(chǎn)生破壞，具有一定的環(huán)保性能。最后在滅火過(guò)程中所需要的滅火劑量較小，主要是以液態(tài)進(jìn)行儲(chǔ)存的，占地面積小。因此，對(duì)于變電站來(lái)說(shuō)由于空間較為緊張，因此選取這種滅火系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是比較合理的。

從滅火器的使用范圍上來(lái)看，作為一種重要的氣態(tài)滅火劑主要用于電氣，固體，液體等范圍的滅火，能夠直接切斷氣體來(lái)源，由于主要依靠的是物理窒息的方法實(shí)現(xiàn)滅火，因此對(duì)于一些不需要借助氧氣自燃，或者自身攜帶氧化劑，受熱能分解氧化劑和活潑金屬的氫化物等物質(zhì)，在這類物質(zhì)滅火過(guò)程中不適用于該滅火劑。

從該滅火劑的缺點(diǎn)上來(lái)看，在整個(gè)滅火過(guò)程中利用七氟丙烷滅火劑會(huì)產(chǎn)生大量的氫氟化物，具有腐蝕性和毒性，當(dāng)其達(dá)到一定濃度時(shí)將會(huì)對(duì)滅火人員和滅火設(shè)備產(chǎn)生不利影響。國(guó)際規(guī)定氫氟化物對(duì)人體的危害體積分?jǐn)?shù)為5X10-3，同時(shí)有研究學(xué)者表明，在滅火劑中七氟丙烷產(chǎn)生的氫氟化物濃度是與火場(chǎng)溫度，蒸汽接觸火焰面積，滅火時(shí)間等具有一定關(guān)系的，通常當(dāng)火場(chǎng)溫度較高時(shí)蒸氣能夠接觸的面積大，當(dāng)噴發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)便會(huì)分解大量的氫氟化物，但隨著提高滅火劑濃度，也能夠從一定程度上防止氫氟化物大量產(chǎn)生。

2 七氟丙烷滅火系統(tǒng)存在的問(wèn)題

選擇電容器室的設(shè)計(jì)濃度。對(duì)于一些物質(zhì)滅火濃度來(lái)說(shuō)，根據(jù)等效實(shí)驗(yàn)滅火濃度和相應(yīng)規(guī)范的要求，滅火濃度應(yīng)當(dāng)為安全余量和實(shí)驗(yàn)滅火濃度的乘積，最小濃度應(yīng)當(dāng)是由工程設(shè)計(jì)余量以及滅火濃度來(lái)確定的。最小設(shè)計(jì)濃度為工程設(shè)計(jì)余量和滅火濃度的乘積，因此從理論上來(lái)看對(duì)于不同物質(zhì)都應(yīng)當(dāng)通過(guò)滅火實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確定等效滅火濃度，進(jìn)一步推導(dǎo)出所需要的最小濃度。在工程設(shè)計(jì)中可參考國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于常見(jiàn)的可燃物質(zhì)其滅火溫度參考值規(guī)定了工程設(shè)計(jì)余量，進(jìn)一步能夠確定設(shè)計(jì)濃度，而對(duì)于沒(méi)有標(biāo)記出的物質(zhì)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定滅火濃度。相關(guān)規(guī)范規(guī)定了最小滅火設(shè)計(jì)濃度，經(jīng)驗(yàn)不足的設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)時(shí)很容易忽略了電容器設(shè)備本身體積占據(jù)空間的影響，然后為了保守起見(jiàn)會(huì)提高滅火設(shè)計(jì)濃度。導(dǎo)致保護(hù)區(qū)實(shí)際應(yīng)用的濃度超過(guò)滅火設(shè)計(jì)濃度的1.1倍，不但加造成了工程投入的增大，而且會(huì)影響到運(yùn)行人員的人生安全。110千伏蓮頭變電站七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)滅火濃度采用9.5%，由于前期對(duì)于電容器室空間的計(jì)算過(guò)于粗劣，忽略了梁板柱等的影響，對(duì)電容器設(shè)備本身所占體積也偏小。最后校核防護(hù)區(qū)實(shí)際應(yīng)用的濃度達(dá)到了10.8%，達(dá)到了滅火設(shè)計(jì)濃度的1.2倍。

設(shè)計(jì)組合分配系統(tǒng)。根據(jù)國(guó)家設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)范表示不同防護(hù)區(qū)的滅火器濃度不可超過(guò)其最小設(shè)計(jì)濃度的1.1倍，這一規(guī)定是為了保證應(yīng)用時(shí)的人身安全和設(shè)備安全，限制隨意增加滅火使用濃度。而NspA2001沒(méi)有對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，但表明在不同類型保護(hù)區(qū)中溫度極限值在正常人群中其設(shè)計(jì)濃度應(yīng)當(dāng)在9%到10.5%之間，允許五分鐘的暴露時(shí)間。而在無(wú)人區(qū)域可超過(guò)10.5%，因此物質(zhì)的實(shí)際濃度需要控制在該區(qū)域的極限值范圍內(nèi)，這一情況下都是可以接受的。根據(jù)有關(guān)規(guī)定物質(zhì)的實(shí)際濃度不一定會(huì)低于設(shè)計(jì)濃度的1.1倍，可根據(jù)不同的工程設(shè)計(jì)情況進(jìn)行合理選擇，最終挑選科學(xué)合理的規(guī)范參考標(biāo)準(zhǔn)。

水力計(jì)算問(wèn)題。根據(jù)有關(guān)滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在管道材質(zhì)上通過(guò)利用鍍鋅鋼管與七氟丙烷的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而其他材料不適用于這種實(shí)驗(yàn)方法。目前，鍍鋅鋼管是變電站電容器設(shè)備中氣體滅火系統(tǒng)的主要管材，可通過(guò)上圖的方式進(jìn)行水力計(jì)算，其次需要將管道直徑控制在12.5cm，主要是由于在管道中七氟丙烷依靠氦氣推動(dòng)。由于在管道過(guò)程中液體和氣體的阻力不同，因此會(huì)形成分層流動(dòng)的問(wèn)題。在相同條件的壓力狀況下當(dāng)管道管徑越大時(shí)，其這種分層流動(dòng)的現(xiàn)象更加明顯，分層現(xiàn)象實(shí)際上就是對(duì)滅火劑的噴放時(shí)間，以及在一定時(shí)間內(nèi)噴放體積數(shù)產(chǎn)生重要影響。如圖在實(shí)驗(yàn)條件下表明在一定的噴發(fā)時(shí)間內(nèi)能夠噴放一定體積的滅火劑。然而如果一旦超出管徑范圍，由于沒(méi)有結(jié)果作為數(shù)據(jù)支持滅火系統(tǒng)的時(shí)間和噴放劑噴放都屬于失控范圍。因此，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中需要將管徑范圍控制在該圖所示的范圍中，同時(shí)還需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，并獲得有關(guān)部門的批準(zhǔn)再次使用。在水力計(jì)算中需要注意影響水力計(jì)算的因素包括溫度變化，主要是由于隨溫度的提升，在管道中滅火劑和氦氣的分層流動(dòng)現(xiàn)象可能會(huì)更加顯著，甚至?xí)霈F(xiàn)兩相流動(dòng)的問(wèn)題，在一定時(shí)間內(nèi)由于所噴滅火劑體積數(shù)是不可控制的，因此也會(huì)對(duì)滅火效果產(chǎn)生影響。在工程水力計(jì)算過(guò)程中通常是由廠家提交報(bào)告。在室溫條件下由廠家進(jìn)行水力計(jì)算。當(dāng)保護(hù)區(qū)溫度變化較大時(shí)需要向廠家確認(rèn)最終結(jié)果可用于溫度區(qū)間范圍，當(dāng)超過(guò)該范圍后是否需要進(jìn)行水利重新計(jì)算。

噴頭的布置。目前在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，在滅火劑輸送管路終端噴嘴位置會(huì)加裝垂直彎頭，但國(guó)家有關(guān)部門對(duì)于氣體滅火系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中要求輸送管道的終端需要安裝兩英寸長(zhǎng)短的螺旋管帽，主要是由于在完成管路安裝之后雖然需要進(jìn)行吹掃，并且采用白布進(jìn)行潔凈度檢查，然而在實(shí)際施工中一般不會(huì)進(jìn)行這種檢查，在管路終端噴嘴位置設(shè)置三通加裝等管管帽，能夠防止噴孔被堵塞的問(wèn)題。電容器屬于高壓電器設(shè)備，噴頭安裝在電容器的上部，必須要滿足相應(yīng)電壓等級(jí)的安全距離。實(shí)際施工中由于施工人員對(duì)于電氣設(shè)備的了解不夠，對(duì)施工圖中提出的安全距離不能很好的把握，導(dǎo)致噴頭和高壓導(dǎo)線的安全距離嚴(yán)重不足而返工的情況時(shí)有發(fā)生。筆者設(shè)計(jì)的220千伏珠璣變電站七氟丙烷滅火系統(tǒng)、110千伏廣場(chǎng)變電站七氟丙烷滅火系統(tǒng)、110千伏露天礦變電站七氟丙烷滅火系統(tǒng)均遇到此類問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在技術(shù)交底時(shí)重視該類問(wèn)題出現(xiàn)的可能，注意提醒施工單位在噴頭布置前應(yīng)先復(fù)核噴頭和高壓導(dǎo)管等安全距離，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整。

3 結(jié)語(yǔ)

在本研究中我們主要闡述了七氟丙烷滅火系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，適用范圍以及在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中七氟丙烷滅火系統(tǒng)存在的問(wèn)題。

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